રેફ્રિજરેટર/હીટ પંપનું કાર્ય અને તેનો પરફોર્મન્સ ગુણાંક સમજાવો.

(N/A) જો હીટ એન્જિનમાં થતી ચક્રીય પ્રક્રિયાને ઉલટાવવામાં આવે,તો તે રેફ્રિજરેટર અથવા હીટ પંપ તરીકે કાર્ય કરે છે.
રેફ્રિજરેટર/હીટ પંપમાં કાર્યકારી પદાર્થ નીચા તાપમાન $T_{2}$ પર રહેલા ઠંડા પરિસર (cold reservoir) માંથી $Q_{2}$ જેટલી ઉષ્મા ખેંચે છે,કાર્યકારી પદાર્થ પર બાહ્ય કાર્ય $W$ કરવામાં આવે છે અને ઊંચા તાપમાન $T_{1}$ પર રહેલા ગરમ પરિસર (hot reservoir) માં $Q_{1}$ જેટલી ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
રેફ્રિજરેટરમાં,કાર્યકારી પદાર્થ (વાયુ સ્વરૂપમાં) નીચેના તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે:
$(a)$ વાયુનું ઊંચા દબાણથી નીચા દબાણ તરફ અચાનક વિસ્તરણ,જે તેને ઠંડું પાડે છે અને તેને બાષ્પ-પ્રવાહી મિશ્રણમાં ફેરવે છે.
$(b)$ ઠંડા પ્રવાહી દ્વારા જે વિસ્તારને ઠંડો કરવાનો છે ત્યાંથી ઉષ્માનું શોષણ,જે તેને બાષ્પમાં ફેરવે છે.
$(c)$ સિસ્ટમ પર કરેલા બાહ્ય કાર્યને કારણે બાષ્પનું ગરમ થવું.
$(d)$ બાષ્પ દ્વારા આસપાસના વાતાવરણમાં ઉષ્મા મુક્ત કરવી,જે તેને પ્રારંભિક સ્થિતિમાં લાવીને ચક્ર પૂર્ણ કરે છે.
જો તેનો ઉપયોગ ચેમ્બરની અંદરની જગ્યાને ઠંડી કરવા માટે કરવામાં આવે જ્યારે તેની આસપાસનું તાપમાન વધારે હોય,તો તેને રેફ્રિજરેટર કહેવામાં આવે છે.
જો તેનો ઉપયોગ કોઈ જગ્યા અથવા રૂમને ગરમ કરવા માટે કરવામાં આવે જ્યારે તેની આસપાસનું તાપમાન ઓછું હોય,તો તેને હીટ પંપ કહેવામાં આવે છે.
ઠંડા પરિસરમાંથી ખેંચેલી ઉષ્મા $Q_{2}$ અને સિસ્ટમ (રેફ્રિજરેન્ટ) પર કરેલા કાર્ય $W$ ના ગુણોત્તરને રેફ્રિજરેટરનો પરફોર્મન્સ ગુણાંક $(\alpha)$ કહેવામાં આવે છે:
$\alpha = \frac{Q_{2}}{W} \dots(1)$
હીટ પંપ માટે પરફોર્મન્સ ગુણાંક:
$\alpha = \frac{Q_{1}}{W}$
હીટ એન્જિનમાં કાર્યક્ષમતા $\eta$ ક્યારેય $1$ થી વધી શકતી નથી,જ્યારે હીટ પંપ માટે $\alpha$ એ $1$ કરતા વધારે હોઈ શકે છે. ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમ મુજબ:
$Q_{1} = W + Q_{2}$
$\therefore W = Q_{1} - Q_{2}$
સમીકરણ $(1)$ પરથી:
$\alpha = \frac{Q_{2}}{Q_{1} - Q_{2}}$