Temperatura da geladeira - troca de volume de gás no compartimento, tempo para equilibrar?

Abro a porta para 30s de um refrigerador de 80L de capacidade de 140L (240VCA, 0,8A) com um compartimento de congelador de 20L (partição aberta no compartimento principal em uma extremidade) a uma temperatura de -5 ℃ com uma temperatura do compartimento principal interno a 2 ℃, com inicialmente 30L de 50-50 recipientes de vidro e plástico, contêiner principalmente água dentro, em uma sala a uma temperatura ambiente de 41 ℃ e 85% de umidade (Sydney hoje), para tirar um pacote de 6 cervejas medicinais.

Presumivelmente, o ar frio e denso de dentro da geladeira flui e é substituído pelo ar quente e mais leve da sala.

• Quanto do ar do compartimento da geladeira e do freezer é trocado nesse período?

• Quanto tempo leva o ar trocado na geladeira para equilibrar com a temperatura inicial de 2 ℃? Que equação descreve isso? Existe um aumento inicial de temperatura?

• Quantos gramas de gelo precipitarão do ar trocado para o compartimento do congelador?

EDIT UPDATE

Após a resposta de Chris Johns, estiquei o barfridge e olhei para a placa do fabricante e atualizei minha pergunta com base em minhas estimativas originais do globo ocular.

1. Mudou de 40L para 140L

2. Informação de energia adicionada: "80W (240VAC, 0.8A)" .

   Pelos meus cálculos, = 240VAC * 0,8A = 192 W,$P = V­_{rms} * I_{rms}$

   com eficiência, $\eta = P_{out} / P_{in} \%%$ $= {80W \over 192W} = 41.7\%%$

3. Mudança na estimativa do globo ocular da capacidade do compartimento do congelador de 10L para 20L

4. O refrigerante é , 85g.$CCl_2F_2-R12$

5. Esclareceu o conteúdo interno da geladeira como contendo um total de 30 L de recipientes de plástico e vidro (50-50) contendo principalmente água.

6. Clarificou a temperatura do compartimento do congelador a -5 ℃ .

Presumo que você possa calcular o coeficiente de desempenho (CoP) a partir desses dados?

Se você abrir a porta de uma pequena geladeira vertical por 30 segundos, é razoável supor que praticamente todo o ar frio no interior seja substituído por ar quente do lado de fora.

As informações que faltam nesta pergunta são a potência e o coeficiente de desempenho do refrigerador. Isso indica a taxa na qual ele é capaz de mover o calor de dentro para fora.

Como primeira aproximação, você está olhando para a troca de calor necessária para resfriar 40L de ar de 41 ° C a 2 ° C. Essa é simplesmente a capacidade específica de calor do ar multiplicada pela massa de ar multiplicada pela diferença de temperatura. E funciona em cerca de 40 Joules, basicamente, muito pouco.

Uma abordagem mais detalhada consideraria a mudança na entalpia de condensar e congelar o vapor de água presente e também a transferência de calor do corpo e do conteúdo da geladeira durante o tempo em que a porta estiver aberta, mas novamente estamos falando de números bastante pequenos.

Você colocará muito mais demanda na geladeira quando colocar latas de cerveja em temperatura ambiente, pois a capacidade de calor do líquido é muito maior que a do ar que ele substitui.

Por exemplo, a capacidade de aquecimento de 1 litro de água é de cerca de 4200 J / C; portanto, uma diferença de temperatura de 40 ° C exigiria 168 KJ de transferência de calor para atingir.

Digamos que o refrigerador tenha um consumo de energia de 100W e uma CoP de 3 possa transferir 300W de calor e, portanto, levaria pelo menos 10 minutos para resfriar 1 litro de água, embora esse número seja ainda mais limitado pela taxa de transferência de calor entre o recipiente de água e o ar.

Então, em resumo:

• Basta abrir a porta por um curto período e tirar algo é bastante pequeno em termos de carga na geladeira.
  • O tempo mínimo (e requerimento de energia) para resfriar um objeto da temperatura atual até a temperatura do refrigerador e retornar ao equilíbrio depende do desempenho do refrigerador, da diferença inicial de temperatura e da capacidade de calor do objeto sendo resfriado.
  • O tempo real depende da taxa de transferência de calor entre o ar frio na geladeira e o objeto.