‏الثلاجة (البراد) The Refrigerator

‏يمكن اعتبار الثلاجة الة حرارية ، ولكنها تعمل باتجاه معاكس اذ انها تأخذ الحرارة من مصدر درجة حرارته منخفضة ، ويلزم لذلك أن يبذل ضاغط الثلاثة شغلا ، ثم يقذف بالمجموع (أي مجموع الحرارة والشغل) عند درجة حرارة مرتفعة . والشكل (1) يوضح ذلك . إذا أخذنا الثلاجة المنزلية بعين الاعتبار فإن (Q₁) تمثل الحرارة المأخوذة منها بواسطة أنابيب التبريد الملتفة داخل فريزر الثلاجة . أما (W) ، فيمثل الشغل الذي يقوم به محرك الثلاجة ، و (Q₂) يمثل الحرارة المعطاة لأنابيب التبريد الخارجية ، وبذلك تنتقل هذه الحرارة إلى الوسط الخارجي (الهواء أو الماء الجاري) . وحسب قانون الديناميكا الحرارية الأول نحصل على :

الشكل (1)

ومن وجهة نظر اقتصادية ، تعتبر أفضل دورة تبريد هي الدورة التي تخلص الثلاجة من أكبر كمية من الحرارة Q بأقل قدر ممكن من الشغل المبذول (W) وبذلك يمكن تعريف معامل الاداء (وليس فعالية الآلية) للثلاجة على النحو :

…………(1) 

الشكل (2‏)

ويمكن أن تمثل مبادئ دورة التبريد الشائعة بالشكل (2‏) فالضاغط (A) . يزود الثلاجة بالغاز وهو (CCL₂F₃) او (NH₃) أو غيرهما عند ضغط عال ، ودرجة حرارة عالية الى الأنابيب الملتفة . وتؤخذ الحرارة من الغاز في ((B بواسطة الماء او الهواء . ويبقى مع ذلك ذا ضغط عال ثم يمر الغاز من صمام التمدد (C) ويخرج منه ، وهو مزيج من سائل وبخار عند درجة حرارة منخفضة . وفي الأنابيب (D) ، يتم تحويل ما تبقى من سائل الى بخار بفعل حرارة الوسط المحيط بهذه الأنابيب . وفي الثلاجة المنزلية ، تكون الأنابيب (D) في الفريزر (قسم الجليد) ، وبذلك تعمل على تبريد الثلاجة . أما في أجهزة التبريد الكبيرة فإن هذه الأنابيب تكون عادة مغمورة في خزان ماء مالح ، ليبرد هذا الماء ، ليرسل بعد ذلك الى غرفة التبريد .

‏والجدير بالذكر أن معامل الأداء للثلاجة يتراوح بين (2‏) و (6‏) ، وبالخبرة نفهم أن ، من المستحيل نقل الحرارة من مستودع ذي درجة حرارة منخفضة الى مستودع ذي درجة حرارة مرتفعة دون بذل شغل . أي ان قانون الديناميكا الحرارية الثاني فيما يتعلق بالثلاجة يكون على النحو التالي :

‏ومن المستحيل أن نبني ثلاجة تعمل في دورة يقتصر عملها على نقل الحرارة من وسط بارد الى وساخن .

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy