Scaldarsi con qualcosa di più freddo...

Nella prima parte di questo articolo abbiamo visto come è possibile riscaldare un gas più caldo (l'aria della nostra cucina a 15°) con un gas più freddo (l'aria esterna a 12°). Abbiamo sfruttato il fatto che qualunque gas, in questo caso l'aria, aumenta di temperatura quando viene compresso (esempio della pompa per bicicletta) e diminuisce di temperatura quando viene espanso (esempio della bombola subacquea). La pompa di calore sfrutta esattamente questo principio. Cioè, tramite la compressione e la successiva espansione di un gas, riesce a trasferire una certa quantità di calore da un ambiente più freddo ad uno più caldo. 

Andiamo a scoprire come ci riesce. 

E per farlo, esaminiamo una pompa di calore che tutti noi abbiamo in casa... il Frigorifero! Forse non ci avevate mai pensato ma...... il frigorifero di casa funziona pompando calore dall'interno, dove la temperatura è generalmente di 4-5°, verso l'esterno riscaldando l'aria della cucina dove generalmente abbiamo una temperatura di 20°. Quindi riscalda l'aria esterna più calda (20°) con l'aria interna più fredda (4-5°)!

La parte tecnologica del frigorifero è rappresentata da un circuito chiuso, chiamato proprio "circuito frigorifero" riempito con un gas speciale. 

Perché dobbiamo utilizzare un gas speciale e non, ad esempio, della semplice aria?

Perché l'aria, come abbiamo visto nella prima parte di questo articolo, ha bisogno di grandi compressioni ed espansioni per surriscaldarsi e per raffreddarsi. Invece il gas che normalmente si usa per i frigoriferi è un gas particolare, che si surriscalda con piccole compressioni e si raffredda con piccole espansioni. Non si tratta di un gas normalmente presente in natura (quale può essere il neon, l'argon, l'idrogeno, ecc...) ma un gas prodotto artificialmente in laboratorio, proprio a questo scopo. Una volta si usava il freon, ma poi si è scoperto che contribuisce in maniera pesante al danneggiamento dello strato di ozono nell'atmosfera ed è stato sostituito.

Come funziona il circuito frigorifero?

Il gas speciale viene compresso nel compressore (1), quella specie di bussolotto posizionato sul retro del frigorifero, e in seguito a questa piccola compressione si riscalda e raggiunge la temperatura di circa 30°. Poi percorre la serpentina (2) posizionata sul retro del frigorifero, cedendo calore all'aria della nostra cucina. In effetti, se toccate questa serpentina sul lato posteriore del frigorifero, vi accorgerete che è calda. Attraverso questa serpentina il gas cede un pò di calore all'aria della cucina e comincia a raffreddarsi. Poi viene fatto passare attraverso una valvola di espansione (3) e il tubicino del circuito diventa di sezione maggiore. Con questa piccola espansione il gas si raffredda immediatamente e raggiunge la temperatura di -25° (ricordiamoci che è un gas speciale!). Alla temperatura di -25° viene fatto passare attraverso una serpentina (4) posizionata all'interno del frigorifero. Questa serpentina è ben visibile nel reparto congelatore e sulla parete di fondo (in rilievo) della cella frigo. Con la temperatura di -25° il gas riesce ad assorbire il calore prodotto dagli alimenti che depositiamo in frigo e a raffreddare l'aria interna al nostro apparecchio domestico. Alla fine del circuito il gas raggiunge nuovamente il compressore per iniziare un nuovo ciclo. In pratica, il compressore del nostro frigorifero si attiva e rimane in funzione solo per mantenere la temperatura interna da noi impostata: generalmente 4-5°.

Forse un video vale più di 1000 parole...

Nel video finale viene illustrato proprio il circuito frigorifero. Mi scuso per la pubblicità della marca di frigoriferi... non è voluta... ma il video, secondo me, è fatto bene e serve per capire meglio quanto abbiamo spiegato. Per una maggiore comprensione, sappiate che:

Evaporatore = serpentina interna al frigorifero, dove il gas (-25°) ha già subito un'espansione e pertanto ha una pressione bassa.

Condensatore = Serpentina esterna al frigorifero, dove il gas (30°) ha già subito una compressione e pertanto ha una pressione alta.

Fonte immagini e video: web