Как изменится температура в комнате, если дверцу работающего холодильника оставить открытой?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Закрытый холодильник: из камеры забирают \(Q_-\), на задний радиатор (в комнату) сбрасывают \(Q_++A=Q_-+A\). Комната получает \(Q_-+A\) от радиатора и не отдаёт \(Q_-\) камере (камера закрыта). Баланс комнаты: \(+A\), плюс тепло, которое просочилось через стенки из комнаты в камеру и было возвращено. В стационаре камера холодна, комната чуть теплее, чем без холодильника — на мощность вилки.
Открыли дверцу. Камера и комната — одно место. Из «этого места» забрали \(Q_-\) и в него же вернули \(Q_-+A\). Итог: \(+A>0\). Комната нагревается мощностью компрессора. Холодильник превратился в комнатный обогреватель с КПД 100 % — как плитка той же мощности.
Интуиция «дверца открыта, холод выходит» работает только первые минуты, пока камера ещё холодная. Потом термостат гоняет компрессор без конца, и побеждает джоулево тепло мотора.
Тот же эффект у кондиционера, который поставили в комнате и включили «на холод», не выведя шланг наружу: он греет комнату мощностью вилки. Чтобы охлаждать комнату, горячий конец обязан сидеть снаружи.
Бытовой компрессор \(\sim 100\) Вт с открытой дверцей — это 100-ваттная плитка. За час в комнату 50 м\(^3\) уйдёт 360 кДж, воздух (\(\rho c_p V\sim 60\) кДж/К) нагреется на 0,006 К — незаметно, но знак однозначный: вверх. Первые минуты «холод выходит» из ещё не отогретой камеры, потом термостат гоняет мотор без конца и побеждает джоулево тепло. Тот же фокус у кондиционера, которому не вывели шланг в окно: горячий конец обязан сидеть снаружи.