Artículos sobre máquinas de refrigeración
Un refrigerador es una máquina térmica que funciona a la inversa. Es decir, una máquina térmica toma calor de una región de baja temperatura y lo transfiere a una región de alta temperatura. Para que este proceso ocurra, la máquina debe realizar trabajo. Sin embargo, el calor fluye naturalmente solo de una región de alta temperatura a una de baja temperatura. El calor no puede fluir por sí solo de una región de baja temperatura a una de alta temperatura. Esto concuerda con el enunciado de Clausius que se analizó anteriormente. Para el proceso que ocurre en un refrigerador, el enunciado de Clausius anterior se puede escribir de la siguiente manera:
Es imposible que una máquina de refrigeración (que funciona en un ciclo) transfiera calor de un lugar de baja temperatura a uno de alta temperatura sin realizar trabajo ( segunda ley de la termodinámica – enunciado de Clausius).
El texto en cursiva es una afirmación especial de la segunda ley de la termodinámica. Esta afirmación se aplica solo a las máquinas de refrigeración. El proceso de cambio de la forma de energía y transferencia de energíaenergía en 
La máquina de refrigeración tiene el aspecto que se muestra en el diagrama a continuación.
La máquina realiza un trabajo (W) para extraer calor de un lugar de baja temperatura (Q L ) y liberarlo a un lugar de alta temperatura (Q H ). Basándonos en la conservación de la energía, se puede concluir que Q L + W = Q H.
Si en las máquinas térmicas se utiliza el término eficiencia, en las máquinas de refrigeración se utiliza el término coeficiente de rendimiento (KK). El coeficiente de rendimiento (KK) de una máquina de refrigeración es la relación entre el calor transferido desde un punto de baja temperatura (Q L ) y el trabajo (W) realizado para transferir dicho calor. Matemáticamente, esto se puede expresar de la siguiente manera:
Si desea expresar el coeficiente de rendimiento de una máquina de refrigeración en porcentaje, simplemente multiplique esta ecuación por 100%. El coeficiente de rendimiento de una máquina de refrigeración ideal (coeficiente de rendimiento de Carnot de una máquina de refrigeración):
Existen varios aparatos de refrigeración que utilizamos habitualmente, entre ellos frigoríficos, aires acondicionados y bombas de calor.
Refrigerador
Condensador = convierte el vapor en líquido, compresor = comprime. Las serpentinas de enfriamiento suelen estar ubicadas dentro del refrigerador, mientras que las serpentinas del condensador se ubican fuera del refrigerador (en la parte posterior).
Dentro de las bobinas hay un fluido en equilibrio de fases (que existe en estado líquido y gaseoso). Este fluido se conoce como refrigerante. El refrigerante que se usaba comúnmente en el pasado era el freón. El freón ya no se usa hoy en día porque su liberación puede dañar la capa de ozono.
El motor del compresor (accionado por electricidad) aspira el refrigerante (en forma de vapor) y lo comprime adiabáticamente. Debido a esta compresión adiabática, la temperatura del vapor aumenta. A medida que aumenta la temperatura, también aumenta la presión del vapor. La diferencia de temperatura entre el compresor (alta temperatura) y el condensador (baja temperatura) provoca que el vapor a alta temperatura y alta presión fluya a través de las serpentinas del condensador, ubicadas en la parte posterior del refrigerador.
La temperatura del vapor es superior a la del aire circundante, por lo que al pasar por la serpentina del condensador, el vapor libera calor al aire. Al condensarse en el condensador, el vapor se enfría y se convierte en líquido. Al pasar por la válvula de expansión, el refrigerante líquido se expande adiabáticamente. Esta expansión adiabática provoca que el líquido se enfríe (su temperatura disminuye). El líquido frío circula por las serpentinas del refrigerador. Dado que el líquido en las serpentinas está más frío que el aire del refrigerador, absorbe calor hasta convertirse en vapor. El compresor aspira el refrigerante vaporizado y lo comprime adiabáticamente. Y así sucesivamente… (el proceso se repite). Debido a que el calor del interior del refrigerador se transfiere al líquido en las serpentinas, el refrigerador se enfría.
CA (aire acondicionado)
Aunque el diseño del aparato es diferente, el principio de funcionamiento básico de un aire acondicionado es similar al de un refrigerador. En este caso, el refrigerador es una habitación. Normalmente, las serpentinas de enfriamiento se encuentran dentro de la habitación, mientras que las serpentinas del condensador se ubican fuera. Detrás de las serpentinas del condensador hay un ventilador. La función del ventilador es simplemente regular la circulación del aire y soplar sobre las serpentinas del condensador, acelerando así la transferencia de calor entre estas y el aire circundante. Por otro lado, detrás de las serpentinas de enfriamiento se encuentra un soplador. Su función es similar a la de un ventilador. Mientras que el ventilador sopla sobre las serpentinas del condensador hacia afuera, dirigiendo el calor al aire circundante, el soplador sopla sobre las serpentinas de enfriamiento hacia adentro, distribuyendo el aire frío por toda la habitación.
Bomba de calor
Las bombas de calor se utilizan normalmente en inviernos fríos. Su principio de funcionamiento es similar al de un refrigerador. La diferencia radica en que un refrigerador enfría una habitación, mientras que una bomba de calor la calienta. Un refrigerador absorbe calor de la habitación (QL ) y lo libera al exterior (QH ) , mientras que una bomba de calor absorbe calor del exterior (QL ) y lo libera en la habitación (QH ) . Este calor adicional provoca que la habitación se caliente. En verano, la bomba de calor puede funcionar a la inversa, como un aire acondicionado (AC).
