285. В не отапливаемом помещении работает холодильник с терморегулятором. В момент подключения холодильника к сети температура на улице, в помещении и в холодильнике была одна и та же. Считая температуру на улице постоянной, изобразите приближенно на графиках, как менялась температура в помещении после подключения холодильника. Рассмотрите три случая: 1) холодильник пустой; 2) заполнен продуктами; 3) дверца холодильника открыта. Все три графика зависимости температуры от времени начертите на одном рисунке.

 

Холодильная машина работает по принципу, обратному принципу работы тепловой машины: над рабочим телом – газом-агентом – совершается определенная работа, а тепло передается от холодного тела к горячему телу. При этом горячему телу передается не только тепло, которое отбирается от холодного, но и тепло, эквивалентное произведенной работе. В домашнем холодильнике (см. рис.) сжиженный газ-агент, испаряясь, забирает тепло у стенок испарительной камеры. Затем этот газ снова сжижается в конденсаторе, передавая тепло окружающему воздуху.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если дверца холодильника открыта, то тепло отбирается испарителем от окружающего воздуха и передается конденсатором тому же воздуху в комнате. Воздух получает так же тепло, эквивалентное совершенной работе, и тепло, выделяющееся в подводящих проводах и в обмотке электродвигателя компрессора. Поэтому при открытой дверце холодильника температура в комнате будет непрерывно повышаться до тех пор, пока количество тепла, поступающего в комнату, не станет равным количеству тепла, которое уходит из комнаты на улицу. Терморегулятор при этом работать не будет. График изменения температуры в комнате показан на рисунке 1 1-й линией.

Теперь рассмотрим закрытый холодильник. Вначале температура внутри холодильника (в холодильной камере) будет понижаться, а в комнате повышаться, причем несколько более быстро, чем в случае открытого холодильника, так как теперь тепло отбирается не от воздуха в комнате, а от воздуха, который находится в ограниченном объеме шкафа, и отдается воздуху в комнате. Температура в комнате при этом может стать как выше T₁, так и ниже. Это зависит от интенсивности теплообмена между комнатой и улицей и от той температуры внутри холодильника, при которой срабатывает терморегулятор (т. е. от времени работы холодильника до его выключения). Когда температура в холодильнике достигнет заданной, терморегулятор отключит холодильник от сети, и температура внутри холодильника будет постепенно повышаться за счет теплообмена через стенки холодильника. Затем холодильник опять включится, температура в камере будет понижаться и т. д. График зависимости температуры внутри холодильника от времени – 2-я линия на рисунке 1.

В соответствии с колебаниями температуры в холодильной камере меняется и температура в комнате. Но так как в момент отключения холодильника от сети температура конденсатора выше температуры в комнате, то температура в комнате еще некоторое время повышается, несмотря на то, что холодильник не работает. Затем температура в комнате уменьшается, пока холодильник вновь не включится, и т. д. Если терморегулятор хороший, то есть он включает холодильник уже при небольшом повышении температуры внутри шкафа, то холодильник работает почти непрерывно.

Так как при этом из холодильника в комнату передается сравнительно небольшое количество тепла, поступающего через стенки холодильника, то холодильник совершает небольшую работу. Температура в комнате начнет уменьшаться, стремясь к некоторой постоянной температуре (ниже T₁). Если терморегулятор плохой, то холодильник будет отключаться на большое время, если теплообмен его с комнатой плохой, и на сравнительно небольшое время, если его теплообмен хороший. Этим определяются колебания температуры и то среднее значение, к которому стремится температура в комнате. Одна из кривых зависимости температуры от времени показана на рисунке 1 3-й линией.

Когда холодильник наполнен продуктами, увеличивается как время, в течение которого холодильник включен, так и время, в течение которого он выключен. В соответствии с этим меняется и период колебаний температуры в комнате.