Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

125.1 Prinzip des Kühlschranks. Wir verfolgen den Weg des Kühlmittels und beginnen beim Verdampfer , dem von Kühl- mittel durchflossenen Wärmetauscher in der Wand des Kühlschranks und im Gefrierfach. Da es im Kühlschrank wärmer als –30 °C ist, verdampft das Kühlmittel im Verdampfer. Die dazu notwendige Verdampfungsenergie wird den Lebensmitteln im Schrank entzogen. Das nun gasförmige Kühlmittel steht unter einem Druck von ca. 1 bar und wird durch den Kompressor abgepumpt. An der Rückwand des Kühlschranks befindet sich der Verflüssiger – ein mehrfach gewun- denes Rohr mit Kühlrippen. Der Kompressor pumpt das Kühlmittel in den Verflüssiger und komprimiert es. Das Gas erwärmt sich dadurch über die Umgebungstemperatur und wird bei ausreichendem Druck flüssig. Die Kühlrippen des Verflüssigers geben die frei werdende Kondensationswärme an die Umgebung ab und kühlen das Kühlmittel auf die Umgebungs- temperatur. Anschließend passiert das flüssige, unter ho- hem Druck stehende Kühlmittel eine Drossel (z. B. ein enges Rohr), dabei wird der Druck des flüssigen Kühlmittels wieder auf ca. 1bar redu- ziert. Die Kühlflüssigkeit fließt in den Verdamp- fer und der ganze Prozess wiederholt sich. 125.2 Der Eisblockverkäufer war vor der Einführung von Kühlschränken ein gewohntes Bild im Stadtbild (Bild aus der Mitte des 20. Jhs.). „Der Eisertrag des Hudson-Flusses war im Jahre 1875 größer und besser als je zuvor. Die Blöcke sind im Mittel 40cm dick, und es konnten über zwei Millionen Tonnen einge- bracht werden. Dieser enorme Eisvorrat wird allein in der Stadt New York verbraucht wer- den. Er wird aus den Eishallen über den Hudson -Fluss mit großen Dampfschiffen her- untergebracht. Der übliche Monatsverbrauch einer kleinen Familie liegt zwischen 250 und 500 kg.“ 5.3 Kühlschrank und Wärmepumpe Rechts ein Zeitungsbericht aus dem Jahr 1875. Er zeigt Probleme, die man vor der Erfindung elektrischer Kühlschränke mit der Aufbewahrung und Frischhaltung von Lebensmitteln hatte. Heute befindet sich vermutlich in jedem Haushalt der In- dustrieländer ein Kühlschrank – für viele Menschen in den Entwicklungsländern ein unerreichbarer Luxus. Der Kompressorkühlschrank Bei einem Kompressor-Kühlschrank ( 125.1 ) nutzt man aus, dass zum Verdamp- fen einer Flüssigkeit Energie notwendig ist. Im Rohrsystem eines Kühlschrankes befindet sich ein flüssiges Kühlmittel, das bei Normaldruck einen Siedepunkt un- terhalb von −30 °C besitzt. Durch hohen Druck lässt sich das verdampfte gasförmi- ge Kühlmittel verflüssigen, solange die Temperatur unter der kritischen Tempera- tur liegt – bei Propan (Siedepunkt −42 °C ) als Kühlmittel ist dies 97 °C mit dem erforderlichen Druck von 42 bar . Der Betrieb von Kühlschränken oder Tiefkühltruhen erfordert erhebliche Mengen an elektrischer Energie. Um die Konsumenten zum Kauf sparsamer Geräte anzure- gen, wurde EU-weit ein System zur Kennzeichnung der Energieeffizienz von Haus- haltsgeräten eingeführt. Geräte erhalten Noten A+++, A++, A+, A. Die besten heute (2016) am Markt erhältlichen Haushaltskühlgeräte benötigen dank besserer Wär- medämmung etwa halb soviel Energie wie Geräte der Klasse A+. Als Kühlmittel dienen u. a. Ammoniak, Propan, Butan und Fluor-Kohlenwasser- stoffverbindungen (FKW). Chlorhaltige FKW, sog. FCKW, dürfen nicht mehr einge- setzt werden, da sie beim Entweichen in die Atmosphäre Ozon in der Stratosphäre abbauen, das einen Schutz gegen ultraviolette Sonnenstrahlung bildet. Untersuche, überlege, forsche: Raumkühlung möglich? 125.1 W 2 a) Wenn man den Kühlschrank öffnet, strömt kalte Luft heraus. Kann man im Sommer das Zimmer kühlen, indem man den Kühlschrank offen stehen lässt? Was meinst du? S 2 b) Informiere dich über die Energieeffizienz von Kühlschränken und deren Anschaffungskosten. Kühlschränke sind langlebige Güter mit einer Nutzungs- dauer von mindestens 10 Jahren. Wann lohnt sich die Anschaffung eines neuen Geräts? Entlüftung Verflüssiger Kühlraum- verdampfer Abtauheizung Abtauwasser- Ablauf Abtauwasser- Verdunstungs- gefäß Drosselorgan (Kapillarrohr) Motorkompressor Dämmung (Polyurethan) Belüftung für Kühlmaschine Magnet- türdichtung Tür mit Fächern Tiefkühl- fachtür Temperatur- wähler Tiefkühlfach, gedämmt 125 | ENERGIE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv