Mint minden másnak az univerzumban, a hűtőszekrényeknek is be kell tartaniuk a fizika alapvető törvényét, az úgynevezett energiamegmaradást.A lényeg az, hogy a semmiből nem lehet energiát létrehozni, vagy az energiát a levegőben eltüntetni: az energiát mindig csak más formákká lehet átalakítani.Ennek nagyon fontos következményei vannak a hűtőszekrényt használók számára.
Először is lerombolja azt a mítoszt, hogy a hűtőszekrény ajtajának nyitva hagyásával lehűtheti konyháját.Nem igaz!Ahogy az imént láttuk, a hűtőszekrény úgy működik, hogy egy hűtőfolyadékkal „szívja fel” a hőt a hűtőszekrényből, majd a folyadékot a szekrényen kívülre pumpálja, ahol leadja hőjét.Tehát ha eltávolítunk egy bizonyos mennyiségű hőt a hűtőszekrény belsejéből, akkor elméletileg pontosan ugyanannyi hő jelenik meg újra a hátulján (a gyakorlatban valamivel több hőt adunk le, mert a motor nem tökéletesen hatékony, és szintén leadja hőség).Hagyja nyitva az ajtót, és egyszerűen átviszi a hőenergiát a konyha egyik részéből a másikba.
Az energiamegmaradás törvénye azt is megmagyarázza, hogy miért tart ilyen sokáig az élelmiszerek lehűtése vagy lefagyasztása hűtőszekrényben vagy fagyasztóban.Az élelmiszer sok vizet tartalmaz, amely nagyon könnyű molekulákból áll (a hidrogén és az oxigén a két legkönnyebb atom).Már kis mennyiségű vízbázisú folyadék (vagy élelmiszer) is tartalmaz ahatalmasmolekulák száma, amelyek mindegyikének felmelegedéséhez vagy lehűléséhez energiára van szükség.Éppen ezért egy-két csésze víz felforralása néhány percig tart: sokkal több molekulát kell felmelegíteni, mintha egy csésze olvadt vasat vagy ólomfémet próbálnánk felforralni.Ugyanez vonatkozik a hűtésre is: energiába és időbe telik a hő eltávolítása a vizes folyadékokból, például a gyümölcsléből vagy az élelmiszerekből.Ezért tart olyan sokáig az élelmiszerek lefagyasztása vagy lehűtése.Nem arról van szó, hogy a hűtője vagy a fagyasztója nem hatékony: egyszerűen csak nagy mennyiségű energiát kell hozzáadnia vagy eltávolítania ahhoz, hogy a vizes dolgok néhány foknál nagyobb mértékben megváltoztassák a hőmérsékletüket.
Próbáljunk mindehhez néhány durva számot megfogalmazni.A víz hőmérsékletének megváltoztatásához szükséges energiamennyiséget fajlagos hőkapacitásnak nevezzük, és ez 4200 joule kilogrammonként per Celsius-fok.Ez azt jelenti, hogy 4200 joule energiát kell felhasználnia egy kilogramm víz egyetlen fokkal való felmelegítéséhez vagy hűtéséhez (vagy 8400 joule-hoz két kilogrammhoz).Tehát ha egy literes palack vizet (1 kg súlyú) szeretne lefagyasztani 20 °C-os szobahőmérsékletről fagyasztószerű –20 °C-ra, akkor 4200 × 1 kg × 40 °C-ra, vagyis 168 000 joule-ra van szüksége.Ha a hűtőszekrény fagyasztórekeze 100 watt (100 joule/másodperc) teljesítménnyel képes eltávolítani a hőt, az 1680 másodpercet vagy körülbelül fél órát vesz igénybe.
Látható, hogy sok energiára van szükség a vizes ételek hűtéséhez.És ez megmagyarázza, hogy a hűtőszekrények miért használnak annyi áramot.Az Egyesült Államok Energiainformációs Hivatala szerint a hűtőszekrények az összes háztartási villamos energia körülbelül 7 százalékát használják fel (nagyjából annyit, mint a tévék és a kapcsolódó készülékek, és kevesebb, mint feleannyit, mint a légkondicionáló, amely bő 17 százalékot használ el).
Ábra: Otthoni villamosenergia-fogyasztás végfelhasználás szerint: A hűtőszekrények a háztartási villamos energia 7 százalékát használják fel – sokkal kevesebbet, mint a légkondicionálók vagy a fűtési rendszerek.A fő háztartási hűtőszekrények a teljes hűtőáram mintegy 77 százalékát használják fel, a második hűtőszekrények további 18 százalékot, és további egységek adják a maradékot.Forrás:Amerikai Energia Információs Hivatal,
Feladás időpontja: 2022.11.02