Kjøleprinsippet

Kjøleprinsippet beskriver prinsippene bak kjøling av et område eller en gjenstand. Hovedideen er å trekke varme ut av et kaldere sted og overføre den til omgivelsene, vanligvis ved hjelp av et kjølesystem som tilfører arbeid. Ifølge termodynamikkens andre lov er varmeflies naturlig fra varm til kald, så systemet må gjøre arbeid for å flytte varme i motsatt retning.

Et vanlig kjølesystem bruker en lukket syklus som består av fordamping, komprimering, kondensing og ekspansjon. I fordampningen tar kjølemediet opp varme fra området som skal kjøles ned og fordamper. Gassen komprimeres av en kompressor, noe som øker trykk og temperatur. Den varme gassen avgis i kondensatoren til omgivelsene og kondenserer tilbake til væske. Deretter ekspanderes væsken gjennom en ekspansjonsventil, noe som senker trykket og starter neste fordampningsfase.

Effektiviteten måles ofte som COP, kjølefaktoren, definert som Q_L/W, altså hvor mye varme som fjernes fra det kalde området per enhet arbeid. Den teoretiske grensen er Carnot-kjøleprinsippet: COP_Carnot = T_L/(T_H - T_L) i Kelvin. Realistiske systemer har lavere COP på grunn av irreversibiliteter og temperaturdifferanser.

Anvendelser inkluderer husholdningskjøleskap, fryser, klimaanlegg og industrikjøling, samt kjøling av elektronikk og datasentre. Det finnes også damp-absorpsjonssystemer som bruker varme som energikilde i stedet for elektrisk arbeid. Valg av kjølemedier påvirker miljøpåvirkning og energieffektivitet, og internasjonale regler søker å redusere utslipp og skadelige effekter.