Il funzionamento del frigorifero si basa sulle leggi della termodinamica. Per sfruttare questi principi usa un liquido refrigerante, o un’altra sostanza con proprietà simili, e quattro componenti essenziali. Questi sono, in ordine, il compressore, il condensatore, la valvola di espansione e l’evaporatore. Passando attraverso queste componenti il liquido refrigerante viene prima scaldato e poi raffreddato, col risultato di abbassare la temperatura nella cavità interna e trasferire il calore all’esterno.
Vediamo quindi in dettaglio come funziona un frigorifero, qual è il ruolo di ciascun componente e su quali leggi della fisica si basa la sua tecnologia.
Come funziona il frigorifero in parole semplici
Si potrebbe pensare che il frigorifero “generi freddo” nella cavità interna. In realtà il suo funzionamento si basa sull’estrazione di calore, che viene trasferito all’esterno.
Per farlo questo elettrodomestico utilizza un liquido refrigerante in un circuito chiuso, che assorbe calore all’interno della macchina e lo cede all’esterno.
Non trattandosi di un processo spontaneo, per funzionare necessita di una tecnologia specifica e di quattro componenti essenziali.
Le componenti del frigorifero e la loro funzione
Per funzionare e raffrescare i cibi al suo interno, il frigorifero deve far scorrere il liquido refrigerante in un circuito chiuso, dove prima si scalda e poi si raffredda. Il meccanismo parte dal compressore.
- Il compressore, come indicato dal nome, comprime fortemente il liquido refrigerante, facendolo scaldare a temperature intorno ai 60 °C. Poi lo spinge nel condensatore, ovvero la serpentina visibile sul retro dell’elettrodomestico.
- Scorrendo attraverso il condensatore, il fluido cede il calore alla stanza, che essendo a temperatura ambiente è più fresca.
- Arrivato in fondo, incontra una valvola di espansione, che lo fa decomprimere. In altre parole, il liquido proseguendo nel circuito improvvisamente ha a sua disposizione molto più spazio. Questa decompressione lo fa raffreddare.
- Il liquido freddo continua a scorrere nella medesima serpentina, ma all’interno del frigorifero. Qui la serpentina prende il nome di evaporatore. Dato che il liquido è molto freddo, assorbe il calore presente nella camera e lo riporta al compressore, da dove può ripartire il ciclo di raffreddamento.
Il funzionamento del frigorifero inoltre è regolato da un termostato, che mantiene la temperatura interna costante, facendo attivare il compressore solo quando necessario.
Le leggi fisiche coinvolte nel funzionamento del frigorifero
Il funzionamento del frigorifero si basa su diverse leggi della fisica e, in particolare, della termodinamica.
- Il secondo principio della termodinamica afferma che il calore non si propaga mai in maniera spontanea da un corpo freddo a uno caldo. In altre parole, gli alimenti nel frigorifero non cedono spontaneamente calore all’ambiente circostante, se questo è già più caldo. Di conseguenza per raffreddarli è necessario creare un ciclo termodinamico inverso, detto ciclo frigorifero.
- Il primo principio della termodinamica afferma che l’energia non può essere creata o distrutta. Quando il liquido refrigerante viene compresso, l’energia impiegata si trasforma in energia cinetica, che fa agitare le molecole producendo calore.
- Sempre in base al secondo principio della termodinamica, un corpo caldo a contatto con uno freddo cede calore finché entrambi non raggiungono la stessa temperatura. Per questo il liquido refrigerante si raffredda passando attraverso la serpentina del condensatore.
- Il brusco calo di pressione prodotto dalla valvola d’espansione fa espandere ed evaporare parzialmente il fluido refrigerante, che di conseguenza si raffredda. Questo processo è chiamato effetto di Joule-Thomson e si applica a tutti i fluidi. Scorrendo nell’evaporatore a una temperatura inferiore a quella della camera interna del frigorifero, il liquido assorbe calore e lo riporta al condensatore e da lì alla serpentina esterna.
Il corretto funzionamento di tutti i componenti del frigorifero è essenziale per garantire il mantenimento della temperatura desiderata. In caso di guasti quindi è fondamentale procedere a una riparazione tempestiva e, se necessario, all’uso di ricambi compatibili.