Lösung zu Wasser im Gefrierfach

Lösung 1

Der Plastikbeutel mit 3 kg Wasser gibt die Energie

[math] \Delta H = m (c (T_s -T_a) - q + c_E (T_e - T_s))[/math] = -1.33 MJ

in Form von Wärme W_th = - ΔH ans Gefrierfach ab. Diese Wärmeenergie wird von der Entropie

[math]S = \frac {W_{th}}{T_e}[/math] = 5.30 kJ/K

bei der Temperatur T_e = T_Kühlfach = 251 K ins Gefrierfach transportiert. Die Pumpe muss dann mindestens

[math]W_{Prozess} = (T_{Umgebung} - T_{Kuehlfach}) \cdot S [/math] = 249 kJ

Energie aufwenden, um diese Entropie an die 25°C warme Umgebung abzuführen.

Lösung 2

Im Vorgefrierfach "fällt" die vom Wasser abgegebene Entropie weniger tief hinunter als im Gefrierfach und nimmt deshalb entsprechend weniger stark zu. Die Wärmepumpe des Vorgefrierfaches muss die Entropie weniger hoch hinauf pumpen. Weniger Menge und weniger Pumphöhe erfordert aus zwei Gründen weniger Energie.

Aufgabe