Artikel über Kältemaschinen
Ein Kühlschrank ist eine Wärmekraftmaschine, die umgekehrt arbeitet. Eine Wärmekraftmaschine entzieht einem Bereich niedriger Temperatur Wärme und gibt sie an einen Bereich hoher Temperatur ab. Damit dieser Prozess stattfinden kann, muss die Maschine Arbeit verrichten. Wärme fließt jedoch von Natur aus nur von einem Bereich hoher Temperatur zu einem Bereich niedriger Temperatur. Wärme kann nicht von selbst von einem Bereich niedriger Temperatur zu einem Bereich hoher Temperatur fließen. Dies entspricht der zuvor besprochenen Clausius-Formulierung. Für den Prozess in einem Kühlschrank lässt sich die Clausius-Formulierung wie folgt formulieren:
Es ist unmöglich für eine Kältemaschine (die im Kreislauf arbeitet), Wärme von einem Ort niedriger Temperatur zu einem Ort hoher Temperatur zu transportieren, ohne Arbeit zu verrichten ( Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik – Clausius-Formulierung).
Der kursiv gedruckte Text ist eine spezielle Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Diese Formulierung gilt nur für Kältemaschinen. Der Prozess der Umwandlung der Energieform und der EnergieübertragungEnergie an 
Die Kühlmaschine sieht aus wie im folgenden Diagramm dargestellt.
Die Maschine verrichtet Arbeit (W), um Wärme von einem Ort niedriger Temperatur (Q<sub> L</sub> ) aufzunehmen und an einen Ort hoher Temperatur (Q<sub> H</sub> ) abzugeben. Aus dem Energieerhaltungssatz folgt: Q<sub> L</sub> + W = Q<sub> H</sub>.
Wird bei Wärmekraftmaschinen der Begriff Wirkungsgrad verwendet, so spricht man bei Kältemaschinen vom Leistungsbeiwert (KK). Der Leistungsbeiwert (KK) einer Kältemaschine ist das Verhältnis zwischen der von einem Ort niedriger Temperatur übertragenen Wärme (Q<sub> L</sub> ) und der für die Wärmeübertragung aufgewendeten Arbeit (W). Mathematisch lässt sich dies wie folgt ausdrücken:
Um den Leistungsbeiwert einer Kältemaschine in Prozent anzugeben, multiplizieren Sie diese Gleichung einfach mit 100 %. Der Leistungsbeiwert einer idealen Kältemaschine (Carnot-Leistungsbeiwert einer Kältemaschine):
Es gibt verschiedene Kühlgeräte, die wir üblicherweise verwenden, darunter Kühlschränke, Klimaanlagen und Wärmepumpen.
Kühlschrank
Der Kondensator wandelt Dampf in Flüssigkeit um, der Kompressor verdichtet die Flüssigkeit. Die Kühlschlangen befinden sich üblicherweise im Inneren des Kühlschranks, während die Kondensatorschlangen außen am Kühlschrank (an der Rückseite) angebracht sind.
In den Spulen befindet sich eine Flüssigkeit im Phasengleichgewicht (sie liegt im flüssigen und gasförmigen Zustand vor). Diese Flüssigkeit wird als Kältemittel bezeichnet. Das früher üblicherweise verwendete Kältemittel war Freon. Freon wird heute nicht mehr verwendet, da seine Freisetzung die Ozonschicht schädigen kann.
Der elektrisch betriebene Kompressormotor saugt Kältemittel (in Dampfform) an und verdichtet es adiabatisch. Durch die adiabatische Verdichtung steigt die Temperatur des Dampfes. Mit steigender Temperatur erhöht sich auch der Druck des Dampfes. Der Temperaturunterschied zwischen Kompressor (hohe Temperatur) und Kondensator (niedrige Temperatur) bewirkt, dass der heiße und unter hohem Druck stehende Dampf durch die Kondensatorschlangen an der Rückseite des Kühlschranks strömt.
Die Temperatur des Dampfes ist höher als die der Umgebungsluft. Beim Durchströmen des Kondensators gibt der Dampf Wärme an die Umgebungsluft ab. Durch die Kondensation im Kondensator kühlt der Dampf ab und verflüssigt sich. Beim Durchströmen des Expansionsventils dehnt sich das nun flüssige Kältemittel adiabatisch aus. Diese adiabatische Expansion führt zu einer Abkühlung der Flüssigkeit (ihre Temperatur sinkt). Die kalte Flüssigkeit zirkuliert in den Kühlrippen des Kühlschranks. Da die Flüssigkeit in den Kühlrippen kälter ist als die Luft im Kühlschrank, nimmt sie Wärme auf, bis das Kältemittel verdampft (die Flüssigkeit absorbiert Wärme im Kühlschrank). Das verdampfte Kältemittel wird vom Kompressor angesaugt und erneut adiabatisch verdichtet. Dieser Vorgang wiederholt sich. Durch die Wärmeabgabe an die Flüssigkeit in den Kühlrippen kühlt der Kühlschrank ab.
Klimaanlage (AC)
Obwohl das Gerät anders konstruiert ist, ähnelt das grundlegende Funktionsprinzip einer Klimaanlage dem eines Kühlschranks. In diesem Fall entspricht der Kühlschrank einem Raum. Typischerweise befinden sich die Verdampferschlangen im Raum, während die Kondensatorschlangen außerhalb angebracht sind. Hinter den Kondensatorschlangen befindet sich ein Ventilator. Dessen Aufgabe ist es, die Luftzirkulation zu regulieren und die Kondensatorschlangen anzublasen, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Kondensatorschlangen und der Umgebungsluft beschleunigt wird. Umgekehrt befindet sich hinter den Verdampferschlangen ein Gebläse. Dessen Funktion ist ähnlich der eines Ventilators. Während der Ventilator die Kondensatorschlangen nach außen bläst und so die Wärme an die Umgebungsluft abgibt, bläst das Gebläse die kühle Luft in den Raum und verteilt sie dort.
Wärmepumpe
Wärmepumpen werden typischerweise in kalten Wintern eingesetzt. Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ähnelt dem eines Kühlschranks. Der Unterschied besteht darin, dass ein Kühlschrank einen Raum kühlt, während eine Wärmepumpe ihn heizt. Ein Kühlschrank entzieht dem Raum Wärme (QL ) und gibt sie nach außen ab (QH ) . Eine Wärmepumpe hingegen entzieht der Umgebung Wärme (QL ) und gibt sie an den Raum ab (QH ) . Die zusätzliche Wärme erwärmt den Raum. Im Sommer kann die Wärmepumpe umgekehrt als Klimaanlage (AC) betrieben werden.
