Il frigorifero ed il secondo principio della termodinamica

Se c’è un elettrodomestico ormai profondamente radicato nelle nostre abitudini e nelle nostre case, questi è il frigorifero. Indispensabile per la corretta conservazione degli alimenti e perchè no per poter gustare un bicchiere di vino bianco ben fresco.
Ma ci siamo mai chiesti come avviene il “miracolo” del raffreddamento che ci fa star sicuri contro pericolosi ed inopportuni batteri e ci regala delle birre ghiacciate?
Tutto avviene grazie al secondo principio della termodinamica, di cui esistono molte e diverse definizioni, per mantenerci soltanto a quella più recente, essa recita che in un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo.
Ma vediamo esattamente come funziona il nostro frigorifero.
Una volta che il nostro elettrodomestico è attaccato ad una presa di corrente (da cui ricava l’energia necessaria) si fa passare del gas attraverso un compressore dove viene sottoposto ad una maggiore pressione e quindi si riscalda.
A questo punto il gas riscaldato viene fatto passare in un tubo-serpentina attraverso il quale si raffredda cedendo calore all’ambiente esterno. Raffreddandosi, il gas condensa diventando liquido.
Il ciclo si completa quando questo liquido passa attraverso una valvola di espansione che dimininuisce la pressione facendo ritrasformare il liquido in buona parte di nuovo in gas. L’abbattimento della pressione fa scendere la temperatura del liquido da 30 gradi fino a -25 gradi centigradi.
Questa miscela di liquido e gas con temperatura di -25 gradi finisce nel nostro frigo attraverso una serpentina solitamente ubicata nella parte posteriore del nostro elettrodomestico.
Ed ecco che entra in gioco il secondo principio della termodinamica: quando torniamo dalla spesa e mettiamo in frigo il pollo, la birra, il latte e tutte le altre cose che abbiamo acquistato, noi conserviamo alimenti che hanno una temperatura più calda dei -25 gradi presenti nel frigo. Quindi avviene un trasferimento di calore dagli alimenti al frigo. In altre parole il nostro pollo e la nostra birra si raffreddano mentre la miscela di liquido e gas si riscalda facendo evaporare il rimanente liquido della miscela. E via, di nuovo il gas ricomincia il ciclo del frigorifero assicurandoci sempre prodotti ben conservati e freschi.
E tutto questo grazie al secondo principio della termodinamica intuito per primo da Carnot nel 1824 e poi sviluppato da Lord Kelvin nel 1848 e da Joule nel 1850.