Kühlschrank, Wärmepumpe

Für den Phasenübergang von flüssig nach gasförmig (=Verdampfen) ist Energie nötig. Der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist druckabhängig. Erniedrigt man den Druck genügend, so beginnt z.B. Wasser weit unter 100°C zu sieden, dabei kühlt es sich ab! (Zum Verdampfen ist Energie nötig, diese wird der Umgebung und dem Wasser selbst entzogen.) Bei dem Phasenübergang von gasförmig nach flüssig (=Kondensieren) wird die Verdampfungsenergie wieder abgegeben. Wird der Druck genügend erhöht, so beginnt ein Gas sich zu verflüssigen und gibt dabei Energie an die Umgebung ab.

Durch Druckänderungen in einem geeigneten Arbeitsmittel (früher FCKW heute u.a. HFKW) kann dieses zum Verdampfen bzw. zum Kondensieren gebracht werden: Druckerniedrigung über ein Expansionsventil (=ein dünnes Rohr wird dicker): Verdampfen, Energieaufnahme also Abkühlung der Umgebung. (Wenn das Arbeitsmittel beim Verdampfen Energie aufnimmt, entzieht es dabei der Umgebung Energie, wodurch diese sich abkühlt.) Druckerhöhung durch eine Pumpe (=Kompressor) (=das Gas aus dem dickeren Rohr wird in ein dünneres Rohr gepumpt): Verflüssigen, Energieabgabe also Erwärmung der Umgebung. (Wenn das Arbeitsmittel beim Verflüssigen Energie abgibt, erhöht sich die Energie der Umgebung, wodurch diese und das Arbeitsmittel sich erwärmen.) Je nachdem, ob die Wärmepumpe zur Heizung oder zur Kühlung benutzt werden soll, wird man den Verdampfer und den Verflüssiger an verschiedenen Stellen anbringen: Beim Kühlschrank ist der Verdampfer im Inneren und der Verflüssiger außen angebracht. (Das Arbeitsmittel/Kühlflüssigkeit erwärmt sich beim Verflüssigen. Deswegen wird es beim Kühlschrank vor der Weiterleitung zum Verdampfer - meist an der Rückseite des Kühlschranks - mit Luft gekühlt.) Bei einer Klimaanlage wird der Verdampfer im Raum und der Verflüssiger im Freien angebracht. (Bzw. über Ventilatoren die Luft entsprechend geleitet.) Wird mit einer Wärmepumpe geheizt, so ist nur ein relativ geringer Einsatz von Energie nötig: Der Großteil der Wärmeenergie zum Heizen wird der Umgebung entnommen, nur der geringe Anteil zum Betreiben des Kompressors wird z.B. mit elektrischer Energie zugeführt.(Dabei kühlt sich die Umgebung natürlich ab.)