रेफ्रिजरेटर/हीट पंप की कार्यप्रणाली और उनके निष्पादन गुणांक (coefficient of performance) को समझाइए।

(N/A) यदि हीट इंजन में होने वाली चक्रीय प्रक्रिया को उलट दिया जाए,तो यह एक रेफ्रिजरेटर या हीट पंप के रूप में कार्य करता है।
रेफ्रिजरेटर/हीट पंप में कार्यशील पदार्थ कम तापमान $T_{2}$ पर ठंडे जलाशय (cold reservoir) से $Q_{2}$ ऊष्मा खींचता है,कार्यशील पदार्थ पर बाहरी कार्य $W$ किया जाता है,और उच्च तापमान $T_{1}$ पर गर्म जलाशय (hot reservoir) में $Q_{1}$ ऊष्मा छोड़ी जाती है।
रेफ्रिजरेटर में,कार्यशील पदार्थ (गैसीय रूप में) निम्नलिखित चरणों से गुजरता है:
$(a)$ गैस का उच्च से निम्न दबाव की ओर अचानक विस्तार,जो इसे ठंडा करता है और इसे वाष्प-तरल मिश्रण में बदल देता है।
$(b)$ ठंडे तरल द्वारा उस क्षेत्र से ऊष्मा का अवशोषण जिसे ठंडा किया जाना है,जिससे यह वाष्प में बदल जाता है।
$(c)$ सिस्टम पर किए गए बाहरी कार्य के कारण वाष्प का गर्म होना।
$(d)$ वाष्प द्वारा परिवेश में ऊष्मा का उत्सर्जन,जो इसे प्रारंभिक अवस्था में लाकर चक्र को पूरा करता है।
यदि इसका उपयोग किसी कक्ष के अंदर की जगह को ठंडा करने के लिए किया जाता है जब उसका परिवेश उच्च तापमान पर होता है,तो इसे रेफ्रिजरेटर कहा जाता है।
यदि इसका उपयोग किसी स्थान या कमरे को गर्म करने के लिए किया जाता है जब उसका परिवेश कम तापमान पर होता है,तो इसे हीट पंप कहा जाता है।
ठंडे जलाशय से निकाली गई ऊष्मा $Q_{2}$ और सिस्टम (रेफ्रिजरेंट) पर किए गए कार्य $W$ के अनुपात को रेफ्रिजरेटर का निष्पादन गुणांक $(\alpha)$ कहा जाता है:
$\alpha = \frac{Q_{2}}{W} \dots(1)$
हीट पंप के लिए निष्पादन गुणांक:
$\alpha = \frac{Q_{1}}{W}$
हीट इंजन में दक्षता $\eta$ कभी भी $1$ से अधिक नहीं हो सकती,जबकि हीट पंप के लिए $\alpha$ का मान $1$ से अधिक हो सकता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम से:
$Q_{1} = W + Q_{2}$
$\therefore W = Q_{1} - Q_{2}$
समीकरण $(1)$ से:
$\alpha = \frac{Q_{2}}{Q_{1} - Q_{2}}$