Was würde passieren, wenn man einen Kühlschrank in einen isolierten Raum stellen würde?
Damit meine ich eine Raum, der keinen Wärmeaustausch nach außen erlaubt, der also völlig isoliert ist. Natürlich gibt es in dem Raum auch eine Steckdosen, sodass der Kühlschrank mit Strom versorgt werden kann. Im Raum beträgt die Temperatur am Anfang 20 Grad C. Der Kühlschrank soll die Temperatur immer auf 8 Grad konstant halten.
Meine Vermutung ist, dass es in dem Raum immer wärmer werden würde und es der Kühlschrank es irgendwann nicht mehr schaffen würde, die Temperatur auf 8 Grad zu halten. Würde das wirklich passiert? Oder würde bei diesem Experiment was anderes passieren?
6 Antworten
Deine Vermutung ist völlig korrekt. Dazu muss man gar keine komplizierten analytischen Überlegungen anstellen, denn die Thermodynamik wendet die Methodik der Black Box an. Dabei wird nur betrachtet, was an der Systemgrenze passiert und was technisch im Inneren des Systems passiert, ist völlig egal. Da interessieren nur noch die Zustandsgrößen.
Wir legen eine Systemgrenze an die Wände des Raumes und stellen fest:
Wir haben ein geschlossenes System (ohne Luftaustausch), das adiabat ist (wärmeisoliert) und an dessen Systemgrenze auch keine Arbeit verrichtet wird (die Wände sind fest und unverschiebbar.
Damit ergibt sich, dass die innere Energie U genau um den Betrag zunimmt, der in Form elektrischer Energie zugeführt wird. Dabei ist es völlig egal, wie die zugeführte elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird, ob nun über einen Kühlschrank, einen Luftquirl oder über einen einfachen elektrischen Heizkörper.
Solange der Kühlschrank läuft und elektrische Energie zieht, erwärmt sich der Raum und sobald der Kühlschrank wegen Überlastung ausfällt, gleicht sich das Innere des Kühlschrankes noch mit der Außentemperatur an, aber das wars dann auch.
So würde es passieren!
Simple Energiebilanz:
Der Raum lässt keinen Energiefluss rein/raus zu, abgesehen von der Energiezufuhr durch den Strom. Das heißt, dass die Energie im Raum immer weiter steigen muss, was sich an einer höheren Temperatur äußert.
Genau das würde passieren. Je kleiner der Raum, wäre, desto schneller würde es eintreten.
Wenn bei endlos laufendem Gerät keine Wärme abgeführt würde, würde irgenwann der Kühlschrank mitsamt der Wohnung in Flammen aufgehen.