¿Un frigorífico vacío necesita más energía para mantenerse frío que uno lleno?

Question

Teniendo en cuenta que todo lo demás es igual (modelo de nevera, ajustes de temperatura, temperatura exterior, altitud), durante un tiempo determinado de tener la puerta cerrada, ¿se necesita más electricidad para enfriar una nevera vacía Y mantener esa temperatura, que una llena?

Answer 1

Las dos respuestas negativas que has recibido son correctas a efectos prácticos.

Sin embargo, en el mundo real puede haber una diferencia. La diferencia depende del momento en que el frigorífico decida encender y enfriar. Si el frigorífico realiza el ciclo con un temporizador o basándose en la energía térmica, habrá una diferencia debido a la capacidad térmica añadida. El exterior del frigorífico adquirirá calor por conducción, convección y radiación de fuentes externas.

Toda transferencia de calor depende de $\Delta T$ . Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre dos sistemas, más rápido fluirá el calor. Cuando se añade energía térmica a un frigorífico lleno, el sistema tiene mayor capacidad calorífica, por lo que la temperatura cambia más lentamente y $\Delta T$ es mayor de lo que sería en un refrigerador vacío. Si el frigorífico pudiera mantener la temperatura absolutamente constante en todo momento, la diferencia no importaría. Dado que un sistema real enfría y deja de enfriar en pasos discretos, un frigorífico cargado adquiere el calor del entorno ligeramente más rápido porque se mantiene más frío durante más tiempo.

Sin embargo, la diferencia es tan pequeña que estoy seguro de que no se podría medir.

Pero si el frigorífico sólo se enciende a una temperatura determinada, no habrá ninguna diferencia. He escrito una simulación numérica para comprobarlo. Aquí está el gráfico:

La simulación es simplificada, idealizada y puramente numérica, de ahí la falta de unidades. El eje Y es la temperatura y el eje X el tiempo. La curva roja es la nevera cargada y la verde la descargada. Para la simulación he hecho que la nevera cargada tenga el doble de capacidad calorífica.

Asumiendo que el refrigerador sólo se enciende cuando la temperatura alcanza la parte superior del gráfico, entonces no hay diferencia entre los dos. Aunque hay que poner el doble de energía térmica en el frigorífico cargado, la simulación muestra que tarda exactamente el doble de tiempo. Es decir, la tasa media de flujo de calor es idéntica.

Por tanto, la respuesta a la pregunta depende del funcionamiento del frigorífico.

• Si el frigorífico se basa en el intervalo de tiempo o en el intervalo de energía térmica, un frigorífico cargado necesita más energía para mantener una temperatura fría.

• Si el frigorífico se basa exclusivamente en el termostato, no hay diferencia en el consumo de energía.

Answer 2

La pérdida de calor (potencia) a una temperatura determinada es la misma. Por lo tanto, No - la refrigeración necesaria para mantener el frío se mantiene más o menos igual.

Sin embargo, el frigorífico vacío tiene una capacidad calorífica total menor. Por lo tanto, se calentará más rápido en ausencia de energía. Por lo tanto, se es Vale la pena llenar el frigorífico y el congelador con botellas de agua unos días antes de una gran tormenta que pueda hacer caer la electricidad.

Answer 3

No. El ritmo de enfriamiento debe coincidir simplemente con el ritmo de calentamiento, y el ritmo de calentamiento depende únicamente de la diferencia de temperatura que se quiera establecer y de la conductividad térmica y la superficie de las paredes.

Si hubiera más cosas en el frigorífico, tendría una mayor capacidad calorífica, por lo que no se calentaría tanto al abrir la puerta. Sin embargo, se necesitará mucha más energía para enfriarlo inicialmente desde la temperatura ambiente.

Olvidando el cambio de temperatura, se puede mirar el cambio de calor. Al ser el frío un sólido inamovible y no el aire (que tiende a derramarse fuera de un frigorífico abierto, incluso antes de calentarse), se perderá menos calor total cada vez que se abra la puerta. En este sentido, el frigorífico vacío podría necesitar algo más de energía para restablecer el equilibrio después de abrir la puerta.

Answer 4

Respuesta corta: porque los alimentos son más densos que el aire y, por tanto, pueden retener el "frío" durante más tiempo, una vez que se han enfriado.

Todos los frigoríficos tienen fugas de temperatura, principalmente a través de las juntas. El problema es que, en un frigorífico vacío, lo único que hay es aire frío (que es el principal transmisor de calor dentro de un frigorífico).

Busca la capacidad calorífica. La termodinámica es realmente una forma de abrir los ojos a la física. Te hace pensar en muchas cosas sobre las cosas que te rodean.

Answer 5

Salir en un día con una temperatura inferior a 32 grados. Quítate los guantes y siente el frío en las manos. ¿Puedes soportarlo? Tal vez durante algún tiempo, pero toca algún objeto hecho de cobre. ¿Puedes manipularlo? La respuesta es sólo por un tiempo. Ahora dime por qué. ¿Cuál es la diferencia? ¿El objeto de cobre es realmente más frío que el aire? De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica es no. Ambos tienen la misma temperatura. Entonces, ¿por qué lo sientes diferente? Las moléculas del aire son ligeras y tienen menos densidad, por lo que no tienen suficiente "poder" para frenar las moléculas de tu cuerpo rápidamente. Las moléculas de cobre son mucho más pesadas, por lo que ralentizan las moléculas de tu carne mucho más rápido, por lo que pierdes tu temperatura más rápido y como resultado tu cerebro recibe una señal de alerta, la sangre está a punto de congelarse en tus manos. Así que ahora podemos volver al ejemplo del refrigerador. Tienes menos moléculas y son más ligeras, por lo que necesitas menos energía para frenarlas.