Hoe kan ik de benodigde energie berekenen om een bepaald volume water te koelen voor een delta Temperatuur ?

Eerst dien je te berekenen hoeveel warmte er uit het water gehaald moet worden om het dat verschil in temperatuur te koelen.

Dat doe je met volgende formule:

ΔQ = m.c.ΔT

ΔQ is die hoeveelheid warmte.
m is de te koelen massa (je spreekt over een bepaald volume, dus omrekenen naar de massa mbv de dichtheid is eventueel nog nodig).
c is de warmtecapaciteit, voor water 4186 J/(kg.K).
ΔT is het temperatuursverschil.

Het is die hoeveelheid warmte ΔQ dat je uit het water moet halen. De benodigde energie zal afhankelijk zijn van de manier waarop je het water gaat koelen. Het eenvoudigst lijkt mij via een warmtepomp. Die warmtepomp zal de berekende hoeveelheid warmte ΔQ uit het water moeten 'pompen'.

De benodigde hoeveelheid energie is dus die energie die de warmtepomp nodig heeft om die hoeveelheid warmte ΔQ te verpompen.

Dat kan je uitrekenen a.d.h.v. het rendement van de warmtepomp. Laat ons stellen dat deze bijvoorbeeld 300% is. Dat wil zeggen dat voor elke 200 J die je verpompt 100 J aan energie nodig heeft en de warmtepomp dus 300 J aan warmte afgeeft. (300 J / 100 J = 300%)

De benodigde hoeveelheid energie kan je dan berekenen door de berekende hoeveelheid warmte ΔQ te delen door (het rendement - 100%).

Stel dus dat je een liter water (= 1 kilogram) wil koelen met 1 °C (oftewel 1 K), dan betekent dat dat je 4186 J warmte moet zien kwijt te raken. Heeft de warmtepomp een rendement van 300% dan is de benodigde energie = 4186 / (300% - 100%) = 2093 J.