Funcionamiento del refrigerador

Uno de los principales objetivos de la ciencia es entender para aplicar. En clases, generalmente se aprenden ciertos conceptos para la correcta comprensión de los principios y leyes; sin embargo, la mayoría de las veces, se deja de lado la parte de asociar los conceptos teóricos al campo práctico. En esta ocasión, aprenderemos sobre el funcionamiento del refrigerador, como una aplicación sobre el estudio del calor, además de conocer el impacto de esta tecnología en la sociedad y el ambiente.

Existen múltiples aplicaciones de los estudios del calor. Una de ellas es la invención del refrigerador. El refrigerador es una máquina térmica que nos beneficia directamente. Su función principal es la de mantener los alimentos en buenas condiciones por más tiempo, es decir, prolonga su conservación; aunque también tiene otras utilidades, como enfriar bebidas u otros alimentos que resultan más placenteros al disfrutarse a bajas temperaturas.

Su funcionamiento se basa en tomar calor de la parte de baja temperatura y lo expulsa al exterior, obviamente empleando una fuente de energía, en este caso, la eléctrica.

La mayoría de los refrigeradores poseen un proceso cíclico de compresión y descompresión de un gas para así extraer calor de la parte interior y sacarlo a través de la rejilla de la parte posterior que se denomina condensador. Para controlar este sistema, los refrigeradores poseen un termostato.

Los primeros refrigeradores fueron considerados peligrosos y fueron causa de muchos accidentes debido al uso de refrigerantes como el amoníaco y ácido sulfúrico. Este problema fue resuelto con el invento del freón. Sin embargo, se presenta entonces otro problema. Los compuestos como el freón son conocidos de manera genérica como CFC (clorofluorocarburos) y son los principales causantes de la destrucción de la capa de ozono, por lo que ha quedado prohibido su uso.

En la actualidad, se utilizan otros refrigerantes como los hidrofluorocarburos (HFC) que son menos peligrosos tanto para el hombre, como para el medio ambiente.

Funcionamiento

Para comprender cómo funciona un refrigerador es necesario saber que naturalmente, el calor fluye de un sistema de alta temperatura a uno de menor temperatura. Por lo tanto, lo que debe hacer un refrigerador es el proceso opuesto. Las partes principales del ciclo de refrigeración son las siguientes:

EVAPORADOR. Esta es la parte que “absorbe el calor”, con la ayuda del refrigerante en estado gaseoso.
COMPRESOR. Funciona usando un motor y su función es comprimir el refrigerante, es decir, reducir su volumen, con lo que disminuye su temperatura también.
CONDENSADOR. Su función es hacer que el refrigerante se condense, es decir, pase a su estado líquido.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN. La válvula de expansión reduce la presión sobre el refrigerante líquido.

Si iniciamos el ciclo en el compresor, lo que sucedería es lo siguiente. El refrigerante, al pasar por este aumenta su presión, es decir, se comprime y como consecuencia, aumenta la temperatura también. Se convierte en un vapor sobrecalentado con alta presión y cambia del estado gaseoso al estado líquido (licuefacción) al pasar por el condensador el siguiente paso es la válvula de expansión. Aquí se experimenta la repentina reducción en la presión sobre el refrigerante. Una parte del refrigerante se evapora y se expande. Esta expansión causa un descenso en la temperatura del refrigerante. La evaporación del líquido refrigerante, está presente en el evaporador, el cual absorbe el calor de los alimentos que están en el refrigerador y por lo tanto, los mantiene fríos. El refrigerante elevo su temperatura y pasa a su fase gaseosa. El refrigerante que es ahora un gas, entra de nuevo al compresor y el ciclo se repite.

Anuncios

Energía cinética y energía potencial II

Recordemos que la energía cinética y la energía potencial pertenecen a un mismo tipo de energía: la energía mecánica. Para que entiendas mejor cómo es que se van produciendo las transformaciones de energía potencial a cinética, pero manteniendo constante el valor de la energía total, te paso el siguiente video, que corresponde a un programa de televisión educativo y que nos muestra lo referente a este tema de una manera muy sencilla y práctica.

Energía cinética y energía potencial

La energía mecánica es la que se debe tanto al movimiento como a la posición que ocupe el cuerpo; por lo que podemos afirmar que la energía mecánica es la suma de las energías potencial y cinética que posee un cuerpo. Sabemos que la energía no se crea ni se destruye, sino que únicamente se transforma.  Así que la energía mecánica de un cuerpo o sistema se va a mantener constante, variando solo la magnitud de la energía cinética o potencial dentro del mismo sistema.  A continuación un divertido video de un programa televisivo que nos muestra un experimento de la energía potencial, te lo paso para que te quede más claro lo que se refiere a este tipo de energía.

La energía

La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. Existes diferentes tipos de energía, que no deben confundirse con las fuentes de energía. Se considera como fuentes de energía a los recursos provenientes de la naturaleza y de los cuales puede extraerse energía. Son ejemplos de fuentes de energía: el Sol, el carbón, el petróleo, etc.

Entre los tipos de energía se encuentran la energía solar, eólica, química, eléctrica y mecánica entre otras.

Trabajo II

En física, el trabajo se define como producto de una fuerza aplicada por la distancia recorrida en la dirección en que se aplicó la fuerza. Es conveniente recordar en este punto, que la fuerza es un vector y que el efecto que produzca depende de otros factores además de la magnitud. Habrá casos en donde la dirección del movimiento no corresponda con la dirección de la fuerza aplicada, pero sí una de sus componentes, en estas circunstancias  se hará necesario descomponer la fuerza aplicada en sus dos componentes, la horizontal y la vertical apoyándonos de las funciones trigonométricas.

Trazo de vectores

El plano cartesiano está formado por dos rectas numéricas perpendiculares, una horizontal y otra vertical que se cortan. Éste tiene como finalidad describir la posición de puntos. El plano cartesiano se puede usar, además de ubicar puntos, para representar magnitudes vectoriales. Para representar por ejemplo, una velocidad de 40 km por hora con dirección oeste, podríamos hacerlo de la siguiente manera:

Primero establecemos una escala: 10km: 1 u

Ubicamos el Oeste, según la rosa de los vientos, para así ubicar el vector con la longitud que obtuvimos de la escala.

Trabajo

Frecuenteqmente utilizamos algunas palabras como parte de nuestro lenguaje habitual y de forma euivocada a su significado en un plano científico. Este es el caso del trabajo

Comúnmente decimos que hemos realizado un “gran trabajo” para referirnos a que hemos hecho un gran esfuerzo. En física, el trabajo se define como producto de una fuerza aplicada por la distancia recorrida en la dirección en que se aplicó la fuerza. Bajo este concepto, si se aplica cierta fuerza a un objeto, pero no logra moverlo, no se ha efectuado trabajo. Si se le aplica una fuerza a un objeto que ya recibe una fuerza de manera que sea de la misma magnitud y dirección, pero en sentido contrario, las fuerzas se anulan y tampoco se dice que se ha realizado trabajo. ¿Curioso no? Así de específicas deben ser las ciencias.