Frigorifero ad energia solare

[BrunoValente]

Ciao a tutti,

girovagando in rete ho trovato questo e, siccome non sono molto ferrato sull'argomento, chiedo agli esperti se fisicamente si giustifica il risultato che dicono di ottenere.

Secondo me no: al massimo, grazie all'evaporazione, credo si riesca a ridurre il riscaldamento del contenuto che altrimenti si avrebbe a causa dell'assorbimento dell'energia solare ma non credo si riesca a raffreddarlo, cioè a farlo scendere sotto la temperatura atmosferica, sbaglio?

[PietroBaima]

mah, mi convince poco...

Vorrei vedere il ciclo frigorifero di quella macchina termica, altrimenti è come parlare delle prestazioni di un componente senza data sheet.

Comunque mi convince poco

Ciao,
Pietro.

[BrunoValente]

Ciao Pietro ,

al di là del rendimento, che sicuramente sarà basso, la mia domanda è volta a capire se in quel modo sia fisicamente possibile ottenere una refrigerazione, cioè un abbassamento al di sotto della temperatura ambiente tramite un'evaporazione spontanea in ambiente, o se invece non sia possibile perché è un assurdo fisico.

[PietroBaima]

Fisicamente può avere senso, ma non ci credo
Abbiamo due fenomeni contrapposti: la convezione dell'acqua che asporta calore dalla massa metallica e l'irraggiamento solare che ne apporta.
Bisogna vedere quale dei due prevale in quell'aggeggio.

Quando sudiamo prevale la convezione perché siamo dei "cattivi" conduttori termici, e per non riscaldarci troppo dobbiamo comunque impedire di ricevere calore per irraggiamento, indossando indumenti appositi (cappellini, ecc...)

Quel che non mi convince è che riesca a "garantire", come dicono, una temperatura interna di soli 6°C.

Mi sembra troppo bello per essere vero, per questo sarei curioso di vedere il ciclo frigorifero.
Mi aspetto che il rendimento di quell'affare sia miserrimo.
Se dovessi scommettere direi che non funziona.

[cronos80]

Quel che non mi convince è che riesca a "garantire", come dicono, una temperatura interna di soli 6°C.

Sono d'accordo, d'altronde in che condizioni riesce a "garantire" questi 6°C nessuno lo dice.

la mia domanda è volta a capire se in quel modo sia fisicamente possibile ottenere una refrigerazione

Io credo di si anche se misera, perché la sabbia va ad isolare il recipiente interno proteggendolo dall'irraggiamento, il gioco sta nel dimensionare il tutto in modo che il calore scambiato per convezione sia superiore a quello per irraggiamento.

A me sembra che rispetto al modello originale, che credo funzioni visto che ha vinto anche qualche premio internazionale, abbiano solo fatto in modo di ottimizzare la convezione creando un percorso preferenziale.
Potrebbe essere utile là dove non ci siano altre forme di energia.

[BrunoValente]

Quello che a me non è chiaro è, a parte la convezione tra l'acqua e il recipiente interno, il motivo per cui l'acqua debba freddarsi quando evapora, visto che la causa che determina l'evaporazione è l'apporto di calore.

In altre parole, correggetemi se sbaglio, per freddarsi occorrerebbe che il calore sottratto all'acqua dal processo di evaporazione sia maggiore di quello ceduto all'acqua dall'ambiente e che la fa evaporare e questo a naso mi pare sia impossibile.

[PietroBaima]

No, io credo che tu assuma una cosa in modo non corretto.

Le transizioni di stato avvengono a temperatura costante, perché l'energia apportata al sistema è utilizzata per l'evaporazione.
Se la temperatura è costante, l'acqua che evapora porta via con sè un parte dell'energia termica che viene riassorbita dall'ambiente.
Il gioco sta nel fare in modo che l'energia apportata non si trasmetta al recipiente che voglio raffreddare ma venga utilizzata per l'evaporazione e il riequilibrio si ottenga sottraendo energia termica al recipiente da raffreddare.

[WALTERmwp]

Il link lascia indefinite molte cose.
Quando poi riporta che "... In questo modo viene a crearsi un passaggio di calore verso l'esterno ..." aumentano le mie perplessità.
Benché sia scritto, a me pare ben difficile possa raffreddare; azzarderei scrivere che forse, forse, riesce a fungere da thermos.

Saluti

[BrunoValente]

No, io credo che tu assuma una cosa in modo non corretto.

Le transizioni di stato avvengono a temperatura costante, perché l'energia apportata al sistema è utilizzata per l'evaporazione.
Se la temperatura è costante, l'acqua che evapora porta via con sè un parte dell'energia termica che viene riassorbita dall'ambiente.

Sì, sono d'accordo con quello che dici, è ovvio, ma nonostante ciò sarei ancora dell'idea che non possa raffreddarsi.

Immaginiamo di avere dell'acqua a temperatura ambiente in un recipiente aperto: non si è mai visto che mettendo il recipiente su una fonte di calore, che sia una fiamma o che sia il sole, l'acqua, a causa dell'evaporazione provocata dal riscaldamento, invece di scaldarsi si raffreddi.

L'evaporazione sottrae dall'acqua solo una parte del calore fornito dalla fiamma, quindi la temperatura non si mantiene costante ma aumenta e solo quando si arriva alla temperatura di ebollizione allora il calore sottratto dall'evaporazione diventa uguale a quello fornito dalla fiamma e la temperatura diventa costante.

In ogni caso la temperatura dell'acqua mi pare non possa mai diminuire o scendere addirittura al di sotto di quella dell'ambiente e invece, tornando al frigorifero solare, affinché il recipiente metallico possa raffreddarsi, mi pare sia indispensabile che la temperatura dell'acqua arrivi ad essere più bassa di quella dell'ambiente.

[PietroBaima]

Scusami, devo essere stato davvero poco chiaro.

Se il recipiente è unico non c'è speranza, il calore assorbito e ceduto all'ambiente è in equilibrio.
L'ambiente può solo riscaldarsi, perché la fonte di calore cede calore direttamente all'ambiente e anche all'acqua che poi la cede all'ambiente.
L'acqua non si raffredda perché il calore perso e acquistato sono in equilibrio.
L'acqua perde calore verso l'ambiente e acquista calore dall'ambiente.
Questo perché la capacità termica dell'ambiente è enorme rispetto a quella dell'acqua e quindi l'ambiente si comporta come un termostato ideale.

Per esempio: se un frigorifero domestico non avesse la camera interna isolata dall'esterno non potrebbe raffreddare, perché il calore sottratto dalla pompa di calore verrebbe riacquistato dall'esterno.
E' quello che capita all'acqua in un recipiente aperto.

Se i recipienti sono due, isolati fra loro, con qualche attenzione, si può fare in modo che il calore venga assorbito dal corpo che si intende raffreddare e ceduto all'ambiente, che è quello che vorrebbero fare con quella macchina frigorifera.

In pratica vogliono che l'acqua assorba calore per irraggiamento dal sole, ma il recipiente interno no.
L'acqua quindi evapora e cede calore all'ambiente, ma non recupera il calore perso dall'ambiente ma dal recipiente interno.

Che poi ci riescano è un altro discorso.