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L'aria condizionata (A/C) della tua auto funziona come un frigorifero o un condizionatore d'aria domestico. Lo scopo del condizionatore è quello di rimuovere il calore e l'umidità dall'abitacolo per farti sentire più a tuo agio durante la guida. Il concetto di base è che una sostanza chimica chiamata refrigerante circola dall'evaporatore (5) al condensatore (2) dove rilascia il calore, assorbito dall'abitacolo, nell'atmosfera esterna.
Che cosa fa muovere il calore?
Il calore si sposta sempre dagli oggetti più caldi a quelli più freddi. Ogni volta che c'è una differenza di temperatura tra due oggetti, l'energia termica verrà trasferita dall'oggetto più caldo a quello più freddo fino a quando entrambi gli oggetti si stabilizzeranno alla stessa temperatura.
Questa è nota come legge di Fourier (o legge del trasferimento di calore) ed è la base del funzionamento dei sistemi di aria condizionata.
Quando una tazza di caffè calda viene messa da parte per un po 'di tempo, si raffredda. Il calore si sposta dal caffè caldo (90°C) nell'aria circostante più fredda (25°C). Col tempo il caffè raggiungerà la temperatura dell'aria circostante.
Come il condizionatore rimuove il calore.
I condizionatori d'aria non raffreddano l'aria calda. Piuttosto, rimuovono il calore all'ambiente per abbassare la temperatura dell'aria. Anche se può sembrare che l'aria che esce dalle prese d'aria sia passata attraverso un congelatore, in realtà il calore è stato semplicemente rimosso.
Ecco come un condizionatore d'aria rimuove il calore (Ricircolo dell'aria attivato).
Il condizionatore rimuove il calore dall'abitacolo aspirando l'aria calda, con calore in eccesso, attraverso uno presa. L'aria viene quindi spinta attraverso una serpentina, l'evaporatore (5), nel cui interno circola il refrigerante liquido. Quando incontra l'aria, il refrigerante si trova a temperatura inferiore, quindi, per la Legge di Fourier spiegata in precedenza, avviene una trasferimento di energia termica. Il refrigerante assorbe il calore dall'aria, si riscalda e si trasforma in un gas (Evaporazione). Quindi continua il suo percorso verso il compressore (1).
Il compressore comprime il refrigerante, sotto forma forma di gas, aumentandone la pressione e, di conseguenza, la temperatura in accordo all'equazione di stato dei gas perfetti. All'uscita del compressore, il refrigerante viene spinto verso il condensatore (2).
Arrivato al condensatore, il refrigerante passa attraverso un'altra serpentina, dove incontra l'aria esterna, a temperatura inferiore. Anche in questo caso, sempre per la Legge di Fourier, l'aria esterna assorbe il calore e abbassa la temperatura del refrigerante, trasformandolo dallo stato di vapore a quello liquido (Condensazione).
Il refrigerante liquido raffreddato torna ora verso l'abitacolo dell'auto e attraversa la valvola di espansione (4), la quale ne regola il flusso in ingresso all'evaporatore. Durante l'espansione, la pressione del refrigerante diminuisce molto velocemente e di conseguenza la sua temperatura (Equazione di stato dei gas perfetti). Quindi si ripete il processo di raffreddamento ed il ciclo ricomincia.