Un oggetto di uso quotidiano come il frigorifero sfrutta le leggi della termodinamica affinché generi un ambiente freddo.
Il frigorifero sottrae calore ad un determinato ambiente, con lo scopo di refrigerarlo, facendone abbassare la temperatura. Qual è il meccanismo che permette tutto ciò? Entriamo nel dettaglio
Cos’è un frigorifero?
Il frigorifero (dall’unione del termine frigor, «il freddo», e di quello del verbo fero, «portare») è un elettrodomestico che ha contribuito notevolmente a far sviluppare il sistema dei trasporti e la globalizzazione del mercato agroalimentare. Ha reso possibile la refrigerazione dei prodotti deperibili, e la conservazione nel tempo dei prodotti alimentari. La refrigerazione degli alimenti sostituisce le precedenti tecniche tradizionali di conservazione basate sulla salagione e sulla essiccazione.
Funzionamento di un frigorifero
Lo scopo del frigorifero è sottrarre calore ad un ambiente, facendone abbassare la temperatura. Il lavoro per farlo, viene servito tramite una compressione adiabatica dell’aeriforme che compone il frigorifero, solitamente un gas chiamato freon. Esso passa attraverso un compressore mosso da un motore (generalmente elettrico) e cambia il suo stato aumentando pressione e temperatura. Il gas attraversa una serpentina di raffreddamento, che sottrae al fluido parte del suo calore e lo trasferisce all’ambiente esterno. A questo punto, all’uscita dal condensatore il fluido passa in un serbatoio. All’uscita di questo serbatoio c’è una valvola, che permette a una quantità controllata di liquido di passare attraverso l’evaporatore, la serpentina che è nella parete interna del frigo, dove cambia nuovamente di stato tornando a quello iniziale di vapore. È proprio durante questo cambiamento di stato da liquido a vapore che avviene il trasferimento di calore dalla camera interna del frigo al fluido stesso. Adesso il ciclo può ricominciare, e il calore assorbito dal fluido verrà trasferito all’esterno attraverso il condensatore.
Concetti fisici dietro al funzionamento
Il ciclo frigorifero si può schematizzare secondo il seguente schema:
Si fornisce lavoro dall’esterno alla macchina(compressore elettrico)
viene sottratta una quantità di calore (Qass) dall’interno del frigorifero che si trova a T1(temperatura 1)
Si riversa una certa quantità di calore (Qced) all’ambiente esterno che si trova a T2(temperatura 2) con T1<T2
La quantità di calore ceduta all’ambiente esterno rappresenta la somma del calore prelevato più il lavoro speso per compiere il ciclo: Qced = L + Qass
Come si può notare, i concetti fisici che sono alla base del funzionamento di un frigorifero, sono i concetti di calore, lavoro e temperatura. Essi sono fondamentali nell’ambito termodinamico. Gli oggetti che usiamo quotidianamente nascondono spesso leggi fisiche più o meno semplici, e noi le utilizziamo spesso non essendone consapevoli.
