Номер 18.1, страница 134 - гдз по физике 10-11 класс задачник Гельфгат, Генденштейн

Упражнения. 18. Тепловые двигатели. Термодинамика. Молекулярная физика и термодинамика - номер 18.1, страница 134.

Условие.

18.1. Как изменится температура в комнате, если открыть дверцу работающего холодильника?

Решение. Тепло, отбираемое у вещества внутри холодильного шкафа, передается воздуху в той же комнате. Энергия, потребляемая холодильником из сети, также превращается во внутреннюю. При открытой дверце холодильник будет работать, не выключаясь, поэтому количество потребляемой электроэнергии увеличится. В результате средняя температура в комнате повысится. Правда, температура в разных местах комнаты будет неодинаковой: у раскрытой дверцы холодильника будет прохладнее, чем у задней его стенки, где расположен теплообменник и происходит выделение тепла.

Решение.

18.1. Решение

Холодильник является тепловым насосом, который переносит тепло из своей внутренней камеры в окружающую среду, то есть в комнату. Если бы этот процесс был идеальным, то количество тепла, отобранное изнутри, было бы равно количеству тепла, отданному наружу, и температура в комнате не изменилась бы.

Однако для работы холодильника требуется электроэнергия. Эта энергия, потребляемая компрессором и другими элементами, в соответствии с законом сохранения энергии, преобразуется во внутреннюю энергию и дополнительно выделяется в виде тепла в комнату через радиатор на задней стенке. Таким образом, холодильник всегда выделяет в окружающее пространство больше тепла, чем забирает из камеры. Количество выделенной теплоты $Q_{нагр}$ равно сумме теплоты, отобранной от охлаждаемых продуктов $Q_{хол}$, и работы $A$, совершенной компрессором: $Q_{нагр} = Q_{хол} + A$.

При открытой дверце холодильник будет пытаться охладить весь объем комнаты, что невозможно. В результате его компрессор будет работать непрерывно, потребляя максимальное количество электроэнергии. Вся эта энергия будет превращаться в тепло и нагревать воздух в комнате. Теплообмен внутри комнаты (отбор тепла спереди и выброс сзади) не охладит комнату в целом.

В итоге, из-за непрерывной работы двигателя и выделения дополнительного тепла, средняя температура в комнате повысится. Локально температура будет распределена неравномерно: у открытой дверцы будет прохладнее, а у задней стенки, где расположен радиатор-теплообменник, – заметно теплее.

Ответ: Средняя температура в комнате повысится.