Номер 2, страница 221, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Почему невозможно понизить температуру комнаты, держа открытой дверцу работающего холодильника?

2. Почему невозможно понизить температуру комнаты, держа открытой дверцу работающего холодильника?

Понизить температуру в комнате с помощью работающего холодильника с открытой дверцей невозможно из-за принципа его работы, который подчиняется законам термодинамики. Холодильник — это тепловой насос, он не уничтожает тепло, а переносит его из одного места в другое, затрачивая на это энергию.

Процесс работы холодильника состоит из нескольких этапов:

1. Испаритель, находящийся внутри холодильной камеры, поглощает тепло $Q_{холод}$ из внутреннего пространства. За счет этого внутри камеры температура понижается.

2. Компрессор, работающий от электросети, сжимает хладагент. При этом он совершает работу $\text{W}$, которая преобразуется в тепло и передается хладагенту.

3. Конденсатор, расположенный на задней стенке холодильника, отдает в окружающую среду (в комнату) общее количество тепла $Q_{нагрев}$.

Согласно закону сохранения энергии, количество тепла, которое холодильник отдает в комнату, всегда больше, чем количество тепла, которое он забирает из своего внутреннего объема. Это связано с тем, что к поглощенному теплу добавляется тепло, выделяющееся в результате работы компрессора. Это можно выразить формулой:

$Q_{нагрев} = Q_{холод} + W$

Когда дверца холодильника открыта, его "внутреннее пространство" и комната становятся единым целым. Холодильник забирает тепло $Q_{холод}$ из воздуха комнаты (у своей открытой дверцы) и отдает в эту же комнату еще большее количество тепла $Q_{нагрев}$ (со своей задней стенки). В результате суммарный тепловой баланс в комнате оказывается положительным, то есть комната не охлаждается, а наоборот, медленно нагревается.

Ответ: Невозможно понизить температуру комнаты, так как холодильник выделяет в окружающее пространство (через радиатор на задней стенке) большее количество теплоты, чем поглощает изнутри (через испаритель). Разница равна энергии, потребляемой компрессором от электросети, которая также превращается в тепло и нагревает воздух в комнате. Таким образом, работающий холодильник с открытой дверцей фактически является нагревательным прибором.