ناشناس
سوال 74086
در دستگاههای تهویه و یخجال ها بر اساس اثر ژول تامسون كار می كنند چگونگی كار یخجال ها را توضیح دهید
ثبت پاسخ جدید
برای ثبت پاسخ، لطفا وارد حساب کاربری خود شوید.
پاسخ‌ها
1 پاسخدر سیستم سرمایش یخچال یا دستگاههای تهویه یك چرخه وجود دارد به این ترتیب كه، یك حجم معین گاز درون محفظه‌ای جای گرفته است. یك كمپرسور یا فشرده كننده وجود دارد كه با صرف انرژی، این گاز را سرد كرده و به مایع تبدیل می‌كند. سپس این مایع، درون لوله‌هایی كه در یخچال تعبیه شده است به حركت درمی‌آید. این گاز طبق این اصل ترمودینامیك كه همواره تمایل برای رسیدن به حداكثر بی‌نظمی یا همان آنتروپی وجود دارد، تمایل دارد به حالت قبل خود یعنی حالت گاز برگردد. درنتیجه گرمای درون یخچال را گرفته و خود به صورت گاز درمی‌آید. این چرخه درون یخچال همواره ادامه دارد.
اما كمپرسور یا فشرده‌كننده چگونه گاز را سرد می‌كند و دمای آن را پایین می‌آورد؟ این عمل بر اساس اثر ژول-تامسون اتفاق می‌افتد. ضریبی به نام ضریب ژول تامسون وجود دارد كه به صورت تغییرات دما نسبت به تغییرات فشار در انتالپی ثابت تعریف می‌شود:
انتالپی ثابت ( تغییرات فشار / تغییرات دما ) = ضریب ژول تامسون
برای هر گاز، ضریب فوق یك مقدار خاص دارد و مقدار این ثابت برای هر گاز، به ذات گاز برمی‌گردد. برای بیشتر گازها، به استثنای هلیم و هیدروژن، مقدار ضریب فوق، مثبت می‌باشد. بنابراین مشاهده می‌شود كه یكی از راههایی كه سبب می‌گردد حاصل یك تقسیم مثبت شود، این است كه مقدار صورت و مخرج كسر هر دو منفی باشد. صورت كسر منفی باشد یعنی T2-T1<0 به این معنی كه دمای ثانویه كمتر از دمای اولیه می‌باشد.
مخرج كسر منفی باشد، یعنی اینكه p2-p1<0 به این معنی كه فشار ثانویه كمتر از فشار اولیه می‌باشد. البته این مراحل باید در انتالپی ثابت انجام گیرد. انتالپی ثابت، یعنی سیستم آدیاباتیك، یعنی سیستمی كه كاملا" عایق‌بندی شده و با محیط خارج هیچ گونه تبادل گرمایی نداشته باشد.
پس در كمپرسور یخچال، اتفاقی كه می‌افتد این است كه، سیستمی كاملا" عایق بندی شده داریم. چنانچه فشار این سیستم را كم كنیم و گازی كه درون سیستم وجود دارد دارای ضریب ژول-تامسون مثبت باشد، چون فشار را كم كرده‌ایم، ناگهان دچار افت دمایی می‌شویم و دمای گاز خودبخود كم می‌شود. با این تكنیك می‌توان به دمای 3 درجه كلوین نیز دست یافت. وقتی دمای گاز با اندازه كافی سرد شد، آنگاه گاز وارد چرخه‌ای كه در بالا توضیح داده شد می‌شود و گرمای یخچال را می‌گیرد.
اما كمپرسور یا فشرده‌كننده چگونه گاز را سرد می‌كند و دمای آن را پایین می‌آورد؟ این عمل بر اساس اثر ژول-تامسون اتفاق می‌افتد. ضریبی به نام ضریب ژول تامسون وجود دارد كه به صورت تغییرات دما نسبت به تغییرات فشار در انتالپی ثابت تعریف می‌شود:
انتالپی ثابت ( تغییرات فشار / تغییرات دما ) = ضریب ژول تامسون
برای هر گاز، ضریب فوق یك مقدار خاص دارد و مقدار این ثابت برای هر گاز، به ذات گاز برمی‌گردد. برای بیشتر گازها، به استثنای هلیم و هیدروژن، مقدار ضریب فوق، مثبت می‌باشد. بنابراین مشاهده می‌شود كه یكی از راههایی كه سبب می‌گردد حاصل یك تقسیم مثبت شود، این است كه مقدار صورت و مخرج كسر هر دو منفی باشد. صورت كسر منفی باشد یعنی T2-T1<0 به این معنی كه دمای ثانویه كمتر از دمای اولیه می‌باشد.
مخرج كسر منفی باشد، یعنی اینكه p2-p1<0 به این معنی كه فشار ثانویه كمتر از فشار اولیه می‌باشد. البته این مراحل باید در انتالپی ثابت انجام گیرد. انتالپی ثابت، یعنی سیستم آدیاباتیك، یعنی سیستمی كه كاملا" عایق‌بندی شده و با محیط خارج هیچ گونه تبادل گرمایی نداشته باشد.
پس در كمپرسور یخچال، اتفاقی كه می‌افتد این است كه، سیستمی كاملا" عایق بندی شده داریم. چنانچه فشار این سیستم را كم كنیم و گازی كه درون سیستم وجود دارد دارای ضریب ژول-تامسون مثبت باشد، چون فشار را كم كرده‌ایم، ناگهان دچار افت دمایی می‌شویم و دمای گاز خودبخود كم می‌شود. با این تكنیك می‌توان به دمای 3 درجه كلوین نیز دست یافت. وقتی دمای گاز با اندازه كافی سرد شد، آنگاه گاز وارد چرخه‌ای كه در بالا توضیح داده شد می‌شود و گرمای یخچال را می‌گیرد.