41 24 Heiße Würstchen und kaltes Eis Wenn man nichts macht, fließt Wärmeenergie immer von Orten mit höherer Temperatur zu Orten mit niedrigerer Temperatur, bis alles gleich warm ist (B 24.19 a). Mit Hilfe von elektrischer Energie ist ein Kühlschrank aber in der Lage, diesen Verlauf umzukehren. Er kann die Joule der Wärmeenergie zu einem Ort „pumpen“, an dem es sowieso schon wärmer ist – gewissenmaßen gegen den natürlichen Joule-Fluss. In unserem Beispiel in B 24.19 b wird es dann auf der rechten Seite wieder kalt und gleichzeitig auf der linken Seite warm. Dein Kühlschrank zu Hause erzeugt zum Beispiel in seinem Inneren brav Kälte, wird aber gleichzeitig an der Rückseite ziemlich warm ( A 14 ; B 24.20). Das Trennen von Wärme und Kälte benötigt elektrische Energie, die zum Schluss ebenfalls in Wärmeenergie umgewandelt wird. Das bedeutet, dass bei einem Kühlschrank hinten die Temperatur mehr steigt, als sie innen sinkt. Deshalb kühlt ein offener Kühlschrank dein Zimmer leider nicht – er wirkt wie eine Heizung ( A 13 )! Wie wird das mit dem „Pumpen“ der Wärmeenergie technisch umgesetzt? Mit einem sogenannten Kühlmittel! Immer dann, wenn eine Flüssigkeit verdampft, entzieht sie der Umgebung Wärme. Nennen wir das die „Verdampfungskälte“. Das ist zwar kein physikalischer Begriff, aber er ist sehr verbreitet, weil ihn jeder aus Erfahrung kennt. Auf dem Prinzip der „Verdampfungskälte“ basiert der Schweiß oder das fröstelige Gefühl, wenn du aus dem Wasser steigst (Kap. 23.2, S. 31). Niederdruck Hochdruck d Drossel b Kompressor c Kondensator a Verdampfer -6°C 8°C 2°C 10°C B 24.20 Wie ein Kühlschrank aufgebaut ist: Innen wird es kalt, auf der Hinterseite warm. „Verdampfungskälte“ Kondensationswärme Flüssigkeit Gas B 24.21 Nach diesem Prinzip funktioniert ein Kühlschrank. Weil Aceton eine Siedetemperatur von nur 56 °C hat, ist der Kühleffekt beim Verdampfen viel stärker als bei Wasser ( A 10 ). Im Kühlschrank befindet sich in einem Rohrsystem (B 24.20) ein Kühlmittel, das eine Siedetemperatur von sogar nur etwa –30 °C hat! Deshalb ist es ständig heftig am Verdampfen und kühlt dabei die Rohrschlangen im Inneren des Kühlschranks ab. Wenn eine Flüssigkeit kondensiert, erwärmt sie die Umgebung. Das nennt man Kondensationswärme, und das ist ein gängiger, physikalischer Begriff. Wenn das Kühlmittel mit Hilfe eines Kompressors an der Hinterwand des Kühlschranks wieder zusammengedrückt wird, kondensiert es und wird wieder flüssig. Und dabei entsteht Kondensationswärme, die dann an die Umgebung abgegeben wird. Jetzt kann die Kühlflüssigkeit im Inneren wieder verdampfen und so weiter und so fort (B 24.21). Auf diese Weise können die Joule der Wärmeenergie von innen nach außen transportiert werden. Es gibt aber einen Trick, um das Zimmer doch zu kühlen. Stelle den Kühlschrank mit der Rückseite nach außen ins Fenster und dichte rundherum gut ab. Dann hast du dir eine „Kühlschrank-Klimaanlage“ gebastelt (B 24.22). Auch bei richtigen Klimaanlagen muss es einen Teil im Freien geben, der warm wird und die Wärmeenergie nach draußen abgibt (B 24.23). B 24.22 Eine „KühlschrankKlimaanlage“ B 24.23 Die sogenannten Außengeräte von Klimaanlagen, an denen die Wärmeenergie abgegeben wird. Kurz zusammengefasst Man kann Kälte nicht alleine erzeugen, sondern nur Kälte und Wärme voneinander trennen. Ein Kühlschrank erzeugt innen durch Verdampfung eines Kühlmittels Kälte. Beim Kondensieren erwärmt sich aber das Kühlmittel auf der Rückseite. Auf diese Weise wird Wärmeenergie von innen nach außen transportiert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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