Varmepumpe - Forsøg i fysik

Formål

Formålet med dette forsøg er dels at undersøge en varmepumpes nyttevirkning. Ydermere forventes det, at den opbygning og virkemåde læres at kende. Hvor  󰇜 og 

Betegnelser

 Q betegner energien  A betegner arbejdet   betegner effektfaktoren  E betegner energien  m betegner massen  c betegner den specifikke varmekapacitet  C betegner varmekapaciteten  T betegner temperaturen betegner nyttevirkningen

Benævnelser

Teori

Termodynamikkens 1. hovedsætning

Termodynamikkens første hovedsætning siger at ændringen af den indre energi i et system er lig med det arbejde der udføres og den varmeenergi der tilføres.

Termodynamiske processer

Der er fire variable i idealgasligningen; tryk, volumen, temperatur og stofmængde. Stofmængden vil altid være den samme. Men de andre variable kan sagtens ændres. Hvis man går ind og varierer de forskellige variable, vil der ske forskellige processer:  Isobar: Proces der forløber med fast volumen  Isokor: Proces der forløber med konstant tryk  Isoterm: Proces der forløber med konstant temperatur Nedenstående kredsproces illustrerer de tre ovennævnte processer, hvor der er taget udgangspunkt i, at A → B Processen fra A til B er isoterm, da p ∙ V er konstant, hvorved temperaturen er konstant.

B → C Fra B til C er volumenet V konstant, hvorfor processen er isokor.

C → A Processen fra C tilbage til A foregår ved konstant tryk (p). Altså er processen isobar. A → A Da processen ender hvor den startede kaldes den en kredsproces.

Varmepumpen

Varmepumper pumper varme fra et koldt område til et varmt. Da energi ikke ’flyder’ af sig selv fra kolde til varme områder, skal der leveres et arbejde for at ’pumpe’ energien den vej. På figur 2 kan det observeres at varmepumpen modtager varme ved en lav temperatur, hvorefter den modtagne varme afleveres til et sted med højere temperatur. Det er nødvendigt at tilføre et arbejde udefra, da varmen ellers ville løbe den anden vej. Princippet er altså at man kan udnytte energien i et koldt område ved selv at tilføre noget energi. Dette ser man blandt andet i køleskabe og husopvarmning.

Det er selvfølgelig af højeste interesse at få så meget energi ind i huset som muligt og samtidig bruge så lidt energi som muligt. Derfor har man et mål for varmepumpens effektivitet, effektfaktor: Termodynamikkens 2.