¿Un refrigerador vacío requiere más energía para mantenerse frío que uno lleno?

Las dos respuestas "no" que ya ha recibido son correctas a todos los efectos prácticos.

Sin embargo, en casos del mundo real puede haber una diferencia. La diferencia depende de cuándo el refrigerador decide encenderse y enfriarse. Si el ciclo del refrigerador funciona con un temporizador o en función de la energía térmica, habrá una diferencia debido a la capacidad de calor adicional. El exterior del refrigerador adquirirá calor debido a la 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 agrega energía térmica a un refrigerador lleno, el sistema tiene una mayor capacidad de calor, por lo que la temperatura cambia más lentamente y$\Delta T$es mayor de lo que sería en un refrigerador vacío. Si el refrigerador pudiera mantener la temperatura absolutamente constante en todo momento, la diferencia no importaría. Debido a que un sistema real enfría y luego deja de enfriar en pasos discretos, un refrigerador cargado adquiere calor del ambiente un poco más rápido porque se mantiene frío por más tiempo.

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

Pero, si el refrigerador solo funciona a una temperatura específica, no habrá diferencia. Escribí una simulación numérica para probar esto. Aquí está la trama:

La simulación es simplificada, idealizada, puramente numérica, de ahí la falta de unidades. El eje Y es la temperatura y el eje X es el tiempo. La curva roja es el refrigerador cargado y la curva verde es el vacío. Para la simulación, hice que el refrigerador cargado tuviera el doble de capacidad calorífica.

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

Entonces, la respuesta a la pregunta depende de cómo funcione el refrigerador.

• Si el refrigerador está basado en intervalos de tiempo o de energía térmica, un refrigerador cargado requiere más energía para mantener una temperatura fría.

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

La pérdida de calor (potencia) a una temperatura particular es la misma. Entonces, no , el enfriamiento necesario para mantener la cosa fría se mantiene más o menos igual.

Sin embargo, el frigorífico vacío tiene una capacidad calorífica total más baja. Por lo tanto, se calentará más rápido en ausencia de energía. Por lo tanto, vale la pena llenar la nevera y el congelador con una botella de agua unos días antes de una gran tormenta que podría provocar un corte de energía.

No. La velocidad de enfriamiento simplemente debe coincidir con la velocidad de calentamiento, y la velocidad de calentamiento depende únicamente de la diferencia de temperatura que desee establecer y de la conductividad térmica y el área superficial de las paredes.

Más cosas en el refrigerador le darían una mayor capacidad de calor, de modo que no se calentaría tanto cuando se abriera la puerta. Sin embargo, se necesitará considerablemente más energía para enfriarlo inicialmente desde la temperatura ambiente.

Olvidando el cambio de temperatura, puedes mirar el cambio de calor. Dado que las cosas frías son sólidos inmóviles en lugar de aire (que tiende a derramarse de un refrigerador abierto, incluso antes de que se caliente), habrá menos pérdida total de calor cada vez que se abra la puerta. En este sentido, el refrigerador vacío podría necesitar un poco más de energía para restablecer el equilibrio después de abrir la puerta.

Respuesta corta: porque la comida es más densa que el aire y, por lo tanto, puede retener el "frio" por más tiempo, una vez que se ha enfriado.

Todos los refrigeradores pierden temperatura, principalmente a través de las juntas. El problema es que, en un refrigerador vacío, todo lo que tienes es aire frío (que es el principal transmisor de calor dentro de un refrigerador).

Busque la capacidad de calor. La termodinámica es realmente una revelación para la física. Te hace pensar en muchas muchas cosas sobre las cosas que te rodean.

Salga en un día cuando la temperatura sea inferior a 32 grados. Quítate los guantes y haz que tus manos se sientan frías. ¿Puedes controlarlo? Tal vez por algún tiempo, pero toque algún objeto hecho de cobre. ¿Puedes controlarlo? La respuesta es solo por un tiempo. Ahora dime ¿por qué? ¿Qué es la diferencia? ¿El objeto de cobre es realmente más frío que el aire? En consecuencia, la segunda ley de la termodinámica es no. Ambos tienen la misma temperatura. Entonces, ¿por qué lo sientes diferente? Las moléculas de aire son ligeras y tienen menos densidad, por lo que no tienen suficiente "poder" para frenar rápidamente las moléculas de su cuerpo. Las moléculas de cobre son mucho más pesadas, por lo que reducen la velocidad de las moléculas de su carne mucho más rápido, por lo que pierde la temperatura más rápido y, como resultado, su cerebro recibe una señal de alerta, la sangre está a punto de congelarse en sus manos. Así que ahora podemos volver al ejemplo del refrigerador.

El contenido de la nevera marca la diferencia en sus propiedades térmicas visibles desde el exterior. Por ejemplo, uno de los contenidos es el aislamiento de espuma de poliestireno. Si lo quita, el frigorífico difícilmente será eficiente, aunque el área de la superficie, la calidad de la superficie o el flujo de aire alrededor del frigorífico no se vean afectados. Es debido a este aislamiento que los otros contenidos no hacen tanta diferencia. Pero el aislamiento no es tan perfecto como para que no hagan ninguna diferencia; es sólo una cuestión de cuánto.

La eficiencia de la nevera está directamente relacionada con la penetración del calor en el contenido. El calor ingresa al refrigerador y el refrigerador tiene que bombearlo. Bombear calor requiere energía. Cuanta más entrada y salida tenga lugar, más energía necesitará el frigorífico.

Muchas buenas respuestas aquí, y opiniones opuestas también. Alimento para el pensamiento (sin juego de palabras). Aquí hay algunos factores adicionales que no se han mencionado, pero que juegan un papel en el debate:

1). El color de los alimentos que se encuentran en su refrigerador afecta la cantidad de energía requerida para mantener su temperatura establecida. Considere esto: su refrigerador está bien aislado, para disminuir la tasa de transferencia de calor desde el área que rodea al refrigerador al área dentro del refrigerador. Si fueras un reptil, con la capacidad de ver la energía térmica infrarroja (muy útil para localizar presas de cuerpo caliente), podrías ver una mayor cantidad de brillo rojo fuera del refrigerador que dentro. El punto es este; el "resplandor rojo" o energía térmica fluye continuamente desde la fuente de nivel superior (fuera del refrigerador) hacia el destino de nivel inferior (interior del refrigerador). Ahora, si usted es un reptil inteligente que ve infrarrojos, también puede ser consciente de que la energía infrarroja que fluye a través del aislamiento de la nevera, posteriormente baña los alimentos con un brillo cálido. Sin embargo, el reptil prudente es muy consciente de que los artículos "transparentes" del refrigerador (como una botella de agua de manantial) dejan pasar gran parte del brillo rojo a través de ellos, sin absorber un porcentaje significativo. Por el contrario, las chuletas de cerdo de color oscuro absorben casi todo el brillo infrarrojo que les llega; dejando pasar muy poco. Por esta razón, los alimentos de colores oscuros absorben la energía térmica a un ritmo más rápido, mientras se almacenan en su refrigerador, que los alimentos de colores claros (incluso dentro de su refrigerador). 2). Descomposición bacteriana... Seamos realistas. La razón por la que almacenamos nuestros alimentos en un refrigerador es para bajar su temperatura con el fin de disminuir su velocidad de descomposición. A medida que las bacterias descomponen los alimentos en productos de desecho, sus pequeños cuerpos ocupados generan energía térmica. Considere un montón de compost (compuesto de materia biodegradable). Las bacterias, junto con una gran cantidad de otros organismos, esencialmente "oxidan" la materia orgánica en sus cuerpos, lo que, a su vez, produce calor que se puede observar fácilmente como un efecto de calentamiento en todo el montón. Aunque nuestros productos alimenticios se descomponen más lentamente en nuestro refrigerador, de hecho se están descomponiendo y se genera calor en su interior. Por lo tanto, un refrigerador que está lleno de comida tiende a "autogenerar" calor a un ritmo mayor que un refrigerador que tiene muy poca comida; por lo tanto, requiere más enfriamiento para compensar esas molestas pequeñas bacterias que no fueron invitadas a la fiesta. Pregunta: ¿Los alimentos de colores oscuros tienden a sufrir ciclos de temperatura de mayor variación, mientras se almacenan en su refrigerador; ¿Permitiendo así un mayor crecimiento bacteriano dentro de un período de tiempo determinado y, en última instancia, "echándose a perder" antes que los alimentos de color claro? (¡Si puedes responder esto correctamente, es posible que seas un genio reptiliano!)