61 Impuls Physik 4, Schulbuch (ISBN: 978-3-209-12341-1) Energie und Temperaturmaschinen 2 21 Was musst du bei der Verwendung der Rettungsdecke beachten, damit es nicht zu einem unerwünschten Effekt kommt? Tipp: Denke an die Wärmeleitung (Seite 16). Kann man den Fluss der Energie auch umkehren? Mithilfe elektrischer Energie ist es möglich, den natürlichen Fluss der Energie umzukehren. So wird zB aus dem Inneren eines Kühlschranks fortlaufend Energie nach außen übertragen. Dadurch bleibt die Temperatur im Inneren niedrig. Die Energieübertragung funktioniert aufgrund folgender physikalischer Tatsachen: • Bei der Zustandsänderung von flüssig nach gasförmig wird der Umgebung Energie entzogen und sie kühlt ab (B4). • Die Zustandsform eines Stoffes hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom Druck ab. Bei hohem Druck werden viele Gase auch bei Zimmertemperatur flüssig. Im Inneren des Kühlschranks befinden sich Rohre, durch die ein spezielles Kältemittel fließt. Dieses Kältemittel ist bei normalem Luftdruck bei Temperaturen über –10 °C gasförmig. Bei hohem Druck bleibt es allerdings auch bei hohen Temperaturen (bis 80 °C) flüssig. Und so funktioniert damit der Kühlschrank (B5): 1. Das Kältemittel fließt im flüssigen Zustand in Rohren ins Innere des Kühlschranks (1). Dort verdampft es in den Rohren (die Temperatur im Inneren des Kühlschranks ist höher als –10 °C). Beim Verdampfen entzieht es der Umgebung Energie. Die Temperatur im Innenraum des Kühlschranks sinkt dadurch ab. 2. Beim Austritt aus dem Inneren des Kühlschranks wird der Druck im Rohr in einem elektrischen Kompressor (2) schnell und stark erhöht. Dadurch steigt auch die Temperatur des Gases stark an. Es bleibt daher auch bei dem hohen Druck noch gasförmig. 3. Das Kältemittel strömt in Rohren hinten an der Außenseite des Kühlschranks weiter (3). Dabei kühlt es auf Zimmertemperatur ab und wird flüssig (weil der Druck immer noch hoch ist). 4. Das Kältemittel fließt wieder ins Innere des Kühlschranks, dabei wird der Druck durch eine Drossel auf den normalen Luftdruck gesenkt (4) und der Kreislauf beginnt von vorne. Finde die Stelle im Kreislauf, wo der Kühlschrank die Temperatur der Umgebung erhöht. Die Wärmepumpe ist ein umgekehrter Kühlschrank In einer Wärmepumpe nimmt das Kältemittel aus der Umgebung (Erdboden, Luft oder Wasser) thermische Energie auf. Diese Energie wird über einige Zwischenschritte im Inneren des Hauses abgegeben und kann dort zum Heizen verwendet werden. Wie der Kühlschrank benötigt auch eine Wärmepumpe elektrische Energie für den Betrieb. ï gasförmig Energie wird von der Umgebung aufgenommen: Die Umgebung kühlt ab. Energie wird an die Umgebung abgegeben: Die Umgebung wird erwärmt. flüssig gasförmig flüssig B4 Bei Zustandsänderungen wird Energie aufgenommen oder abgegeben (Darstellung im Teilchenmodell). 1 3 Drossel Kompressor Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig 2 B5 Der Kreislauf des Kältemittels im Kühlschrank in vereinfachter schematischer Darstellung Ein Kühlschrank kann Energie von einer Umgebung mit niedriger Temperatur in eine Umgebung höherer Temperatur übertragen. Zum Betrieb benötigt er zusätzliche elektrische Energie. ï Die Erde als Heizung Eine Erdwärmepumpe nutzt Energie, die aus dem Erdboden übertragen wird. Im Bild siehst du eine „Flächenlösung“: An der Oberfläche wird die thermische Energie des Erdbodens genutzt, der von der Sonnenstrahlung erwärmt wurde. imph4sb_12341.indb 21 07.11.25 13:22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy MTA2NTcyMQ==