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¿Cuánta energía se desperdicia por una nevera ruidosa?

Recientemente he comprado un nuevo refrigerador para mi cocina. Los pies son ajustables, pero he sido perezoso.

Cuando el motor funciona y los pies no están todos los que tocan el suelo hay un fuerte ruido de zumbido. Tan pronto como puedo mover la nevera alrededor de nivel hasta que el zumbido se detiene. Un día voy a ordenar de manera adecuada tal vez.

Pregunta

Claramente la nevera mantiene su contenido en forma más o menos uniforme de la temperatura en mi cocina cálida y que requiere energía.

Sin necesidad de comprar un multi-meter o hacer un largo plazo experimento, puedo obtener rápidamente una idea de la cantidad de energía que se desperdicia por el ruido? Tal vez la resonancia del ruido de alguna manera hace que las cosas sean más eficientes y es una buena cosa?

Supongamos que me había prestado un medidor de decibelios. Podría trabajar de eso?

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Santosh Bachkar Puntos 26

La respuesta por niels nielson es mucho más útil de mi respuesta. Pero en caso de que usted realmente desea una estimación aproximada de cuánta energía se emite en forma de sonido...

De acuerdo a [1] (referencias aparecen al final), un medidor de nivel de sonido es un instrumento de mano con un micrófono que mide el nivel de presión de sonido (SPL). Voy a asumir que este es el tipo de medidor de decibelios que vas a pedir prestado. Para convertir SPL para poder, necesitamos tener en cuenta tres cosas:

  • La relación entre el sonido de la presión y la intensidad

  • La variación de la intensidad con la distancia desde el origen (de la nevera)

  • El hecho de que el sonido no se emite por igual en todas las direcciones

Para este análisis, vamos a cuenta para las dos primeras cosas e ignorar el tercero. Este debe ser lo suficientemente bueno para un orden de magnitud de la estimación. De acuerdo a [2], la relación entre la presión acústica $p$ y de la intensidad del sonido $I$es $$ I = \frac{p^2}{Z_0} \etiqueta{1} $$ donde $Z_0$ es la impedancia acústica, que es $$ Z_0 = 400\ \frac{\text{Newton}\cdot\text{segundo}}{\text{medidor}^3}. \etiqueta{2} $$ También,

  • La intensidad de la $I$ tiene unidades de Vatios por metro cuadrado

  • La presión del sonido $p$ tiene unidades de Newtons por metro cuadrado (Pascales)

El medidor de nivel de sonido puede registrar el nivel de presión de sonido como un número de decibelios. De acuerdo a [3], la presión sonora en decibelios (dB) se define por $$ \text{SPL en dB} = 10\log_{10}\left(\frac{p^2}{p_0^2}\right) \etiqueta{3} $$ donde $p$ es la media de la raíz cuadrada de presión de sonido y $p_0$ es la referencia de presión de sonido $$ p_0 = 2\times 10^{-5} \text{ Pascal}. \etiqueta{4} $$ Las ecuaciones (1)-(4) dan la siguiente relación entre la presión sonora en dB, que el medidor de medidas, y la intensidad de la $I$, que está más cerca de lo que queremos: $$ I = \frac{10^{\text{SPL}/10}\times p_0^2}{Z_0} = 10^{\text{SPL}/10}\times 10^{-12}\ \frac{\text{Vatios}}{\text{medidor}^2}, \etiqueta{5} $$ donde SPL es el nivel de presión sonora en decibelios. Si el sonido se dispersa isótropa (la misma en todas las direcciones), entonces podríamos tener el total de la potencia emitida a partir de la intensidad de la $I$ veces el área de la esfera: $$ P = 4\pi R^2 I \etiqueta{6} $$ donde $R$ es la distancia desde el origen (el radio de la esfera). Las ecuaciones (5)-(6) son las relaciones deseadas, suponiendo que el sonido se emite por igual en todas direcciones sin ningún tipo de reflexión, que puede ser una semi-realista de la hipótesis de si el refrigerador está suspendido en el aire en una gran cámara anecoica, pero probablemente mucho menos realista en un típico de la cocina.

Como un ejemplo, consder el sonido emitido por una aspiradora. De acuerdo a [2], el SPL es acerca de $70$ dB a una distancia de $1$ medidor. (No todas las aspiradoras son idénticos, por supuesto. Esta es sólo una estimación.) De acuerdo con la ecuación (5), la correspondiente intensidad es $$ Yo = 10^{70/10}\times 10^{-12}\ \frac{\text{Vatios}}{\text{medidor}^2} = 10^{-5} \frac{\text{Vatios}}{\text{medidor}^2}. \etiqueta{7} $$ Este está a una distancia de $1$ medidor, entonces, si asumimos que el sonido se emite isótropa a esta intensidad, la potencia total emitida como el sonido es $$ 4\pi R^2 I = 4\pi \,(1\text{ medidor})^2\times 10^{-5} \frac{\text{Vatios}}{\text{medidor}^2} \aprox 10^{-4}\text{ Vatios}. \etiqueta{8} $$ Cada aumento en la presión sonora de $10$ dB corresponde a un factor de $10$ aumento en el poder. Así que si vamos a reemplazar el aspirador con una motosierra a la misma distancia, lo que corresponde a $110$ dB SPL de acuerdo a [2], la potencia total emitida como de sonido (con el mismo isotrópica supuesto) sería $1$ Watt. Para la comparación con el más útil de respuesta por niels nielson, un caballo de fuerza es aproximadamente a 746 Vatios.

Es de esperar que su refrigerador no es tan ruidoso como una motosierra.


Referencias:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_level_meter

[2] http://www.sengpielaudio.com/TableOfSoundPressureLevels.htm

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure

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ChrisA Puntos 219

Uno de los caballos de fuerza representa a 746 vatios. El motor de un refrigerador se desarrolla (normalmente) de 1/4 a 1/3 caballos de fuerza de la que sólo una pequeña fracción de la potencia se disipa en vibratoria de ruido.

La fuga de calor en el refrigerador a través de sus paredes es mucho más significativo en el mecanismo de la pérdida de la generación de ruido.

Por cierto, la mayoría de los pies de goma del refrigerador están montados en el roscado de los ejes que permiten ajustarlos para todo el refrigerador pies están firmemente en contacto con el suelo. Esto hará que el zumbido de parada. Simplemente sujete la ronda de goma del pie y girar para extender o replegar. Esto también permite que usted en realidad la punta de la nevera fuera de nivel hacia los lados, de modo que la puerta se tienden a oscilar en sí cierre por gravedad, si usted lo deja abrir.

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