In einem Kühlschrank werden täglich \(2,0\mathrm{kg}\) Lebensmittel (\(c = 4,2\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{gK}}\)) von \(20^\circ {\rm{C}}\) auf \(8,0^\circ {\rm{C}}\) heruntergekühlt.
a)Berechne, wie viel Wärme täglich aus dem Kühlschrank transportiert werden muss.
b)Um \(2\mathrm{J}\) Wärme aus dem Kühlschrank zu transportieren, benötigt der Kompressor des Kühlschranks im Mittel \(1\mathrm{J}\) elektrische Energie.
Berechne, wie groß somit die täglich benötigte elektrische Nutzenergie wäre.
c)Tatsächlich brauchen Kühlschränke hierfür nicht selten am Tage \(1\mathrm{kWh}\) und mehr.
Schätze damit den Wirkungsgrad eines Kühlschrankes ab.
d)Diskutiere, warum der Wirkungsgrad eines Kühlschrankes so klein ist.
e)Nenne Maßnahmen, mit denen man den Wirkungsgrad eines Kühlschranks verbessern kann.
b)Die benötigte elektrische Energie ist bei dem betrachteten Kühlschrank halb so groß wie die abgeführte Wärme. Also gilt\[{W_{{\rm{el}}}} = \frac{1}{2} \cdot {\rm{1}},{\rm{0}} \cdot {\rm{1}}{{\rm{0}}^5}{\rm{J}} = 0,50 \cdot {10^5}{\rm{J}}\]
d)Um das Kühlgut ständig auf \({8{\rm{^\circ C}}}\) zu halten, muss nicht nur einmalig die Wärme \(\Delta Q\) entzogen werden, sondern ständig. Der Grund hierfür ist die nicht ideale Isolation des Kühlschranks.
e)Gute Wärmeisolation; keine warmen Lebensmittel in den Schrank stellen; Eis und Reif vermeiden; nicht zu tiefe Temperatur im Schrank wählen (in der Regel reichen \({8{\rm{^\circ C}}}\) aus); Aufstellen des Kühlschranks in nicht zu warmer Umgebung (z.B. nicht neben dem Herd); auf kurze Öffnungszeiten der Kühlschrank-Tür achten; übersichtliche Anordnung der Inhalte verkürzen die Öffnungszeiten der Türe; Ansaugschlitze für die Luft freihalten;
