Номер 5, страница 104 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

5. Можно ли охладить воздух в комнате, если открыть дверцу работающего холодильника?

Решение

Этот вопрос связан с принципами работы холодильника и законами термодинамики. Холодильник представляет собой тепловой насос, который не "создает холод", а переносит тепло из одного места в другое.

1. Принцип работы холодильника заключается в переносе тепла из его внутренней камеры (охлаждаемого пространства) наружу. Охлаждающий элемент (испаритель) внутри холодильника поглощает теплоту $Q_{С}$ из камеры.

2. Затем компрессор, потребляя электрическую энергию для совершения работы $A$, сжимает хладагент.

3. На задней стенке холодильника расположен радиатор (конденсатор), который выделяет тепло в окружающее пространство (в комнату). Количество выделяемой теплоты $Q_{H}$ равно сумме тепла, забранного из камеры, и работы, совершенной компрессором. Согласно первому закону термодинамики, эта работа также переходит в тепло. Таким образом, $Q_{H} = Q_{С} + A$.

Когда мы открываем дверцу холодильника, его охлаждающая камера и комната становятся единым пространством. В этом случае:

• Испаритель по-прежнему будет поглощать теплоту $Q_{С}$ из воздуха, но теперь уже из воздуха всей комнаты.
• Конденсатор на задней стенке будет выделять теплоту $Q_{H}$ в ту же самую комнату.

Поскольку количество выделяемого тепла $Q_{H}$ всегда больше количества поглощаемого тепла $Q_{С}$ на величину работы компрессора $A$, то в итоге холодильник будет выделять в комнату больше тепла, чем поглощать из нее. Суммарное изменение количества теплоты в комнате за цикл работы составит $\Delta Q = Q_{H} - Q_{С} = (Q_{С} + A) - Q_{С} = A$.

Таким образом, работающий холодильник с открытой дверцей действует как нагревательный прибор, мощность которого равна потребляемой им электрической мощности. Воздух в изолированной комнате будет не охлаждаться, а наоборот, нагреваться.

Ответ:нет, охладить воздух в комнате, открыв дверцу работающего холодильника, невозможно. В результате работы холодильника с открытой дверцей общая температура воздуха в комнате будет повышаться.