Refrigeradores

Un refrigerador es un dispositivo cuyo objetivo es extraer calor de un cuerpo a una cierta temperatura y cederlo a otro que se encuentra a una temperatura superior. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire u otras sustancias) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que pueda funcionar de forma continua, como sucede con las máquinas térmicas.

Como ya se ha comentado en la introducción el paso de calor de un cuerpo frio a otro caliente no se produce de forma espontánea. Se llega así a un nuevo enunciado del Segundo Principio:

Enunciado de Clausius

No es posible el paso de calor de un cuerpo frío a uno caliente sin el consumo de trabajo.

Se puede representar un refrigerador de forma esquemática de la siguiente manera:

• Absorbe una cantidad de calor Q₂ de un foco frío a una temperatura T₂
• Consume una cantidad de trabajo W
• Cede una cantidad de calor Q₁ a un foco caliente a una temperatura T₁

Como se ha comentado anteriormente, un refrigerador trabaja en ciclos, por lo que la variación de energía interna es nula. Teniendo en cuenta el criterio de signos, el calor cedido al foco caliente será:

En este caso, la potencia es evidentemente una potencia consumida.

Eficiencia (ε)

Un refrigerador se optimizará reduciendo el trabajo consumido para la misma cantidad de calor extraída del foco frío. La eficiencia (ε) de un refrigerador se define entonces como:

La limitación impuesta por el enunciado de Clausius nos indica simplemente que la eficiencia debe ser menor que infinito, ya que el trabajo debe ser distinto de cero.