Cum funcționează frigiderele - Explicați acel lucru

de Chris Woodford. Ultima actualizare: 15 septembrie 2020.

Acum iată o idee interesantă: o cutie de metal care vă ajută mâncarea să dureze mai mult! V-ați oprit vreodată să vă gândiți cum un frigider se păstrează răcoros, calm și colectat chiar și în căldura puternică a verii? Mâncarea merge prost, deoarece bacteriile se reproduc în interiorul ei. Dar bacteriile cresc mai puțin repede la temperaturi mai scăzute, deci cu cât puteți păstra mâncarea la rece, cu atât va dura mai mult. Un frigider este o mașină care păstrează mâncarea rece, cu o știință foarte inteligentă. Tot timpul frigiderul tău zumzăie, lichidele se transformă în gaze, apa se transformă în gheață și mâncarea rămâne delicioasă proaspătă. Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează un frigider!

Foto: Un frigider tipic de uz casnic sau „frigider” menține alimentele la o temperatură de aproximativ 0-5 ° C (32-41 ° F). Congelatoarele funcționează într-un mod similar, dar se răcesc la o temperatură mult mai scăzută, de obicei de la -18 la -23 ° C (0 la -10 ° F). Acest model are o cutie de gheață (cutia galben deschis în partea de sus) care acționează ca un mini-congelator, care ar trebui să fie mai degrabă la temperatura congelatorului decât la cele din frigider.

Cuprins

Cum să miști ceva ce nici măcar nu poți vedea
Cum se mută căldura cu un gaz
Mutarea mai multor călduri prin schimbarea gazelor în lichide și înapoi
Ciclul de încălzire și răcire
Cum funcționează un frigider
De ce este nevoie de timp pentru răcire?
Află mai multe

Cum să miști ceva ce nici măcar nu poți vedea

Să presupunem că treburile tale de astăzi sunt de a goli un grajd plin de gunoi de grajd mirositor. Nu este cea mai frumoasă slujbă, așa că veți dori să o faceți cât mai repede posibil. Nu veți putea să-l mutați dintr-o dată, pentru că există prea mult. Pentru a face treaba rapid, trebuie să mutați cât mai mult gunoi de grajd dintr-o dată. Cel mai bun lucru de făcut este să folosiți o roabă. Îngrămădiți gunoiul de grajd în cărucior, rotiți căruța afară și apoi goliți gunoiul de grajd într-o grămadă în curtea grajdului. Cu câteva dintre aceste călătorii, puteți schimba gunoiul de grajd din interiorul grajdului în exterior.

Mutați ceva ce puteți vedea este ușor. Dar acum să vă facem o corvoadă mai grea. Noua dvs. sarcină este să mutați căldura din interiorul unui frigider în exterior pentru a vă menține alimentele proaspete. Cum poți muta ceva ce nu poți vedea? De data aceasta nu puteți folosi o roabă. Nu numai asta, dar nu puteți deschide ușa pentru a intra la căldura din interior, sau veți lăsa din nou căldura să intre din nou. Misiunea ta este să îndepărtezi căldura, continuu, fără a deschide ușa nici măcar o dată. Problemă dificilă, nu? Dar nu este imposibil - cel puțin nu dacă înțelegeți știința lichidelor și gazelor.

Cum se mută căldura cu un gaz

Să trecem lateral o clipă și să privim cum se comportă gazele. Dacă ați pompat vreodată anvelopele pe bicicletă, veți ști că o pompă pentru bicicletă se încălzește în curând. Motivul este că gazele se încălzesc atunci când le comprimați (strângeți). Pentru ca anvelopa să susțină greutatea bicicletei și a corpului, trebuie să strângeți aerul în ea la o presiune ridicată. Pomparea face ca aerul (și pompa prin care trece) să fie un pic mai fierbinți. De ce? Pe măsură ce strângi aerul, trebuie să lucrezi destul de mult cu pompa. Energia pe care o folosiți la pompare este convertită în energie potențială în gazul comprimat: gazul din anvelopă are o presiune mai mare și o temperatură mai mare decât aerul rece din jurul vostru. Dacă strângeți un gaz în jumătate din volum, energia termică pe care o conțin moleculele sale umple doar jumătate din spațiu, astfel încât temperatura gazului crește (se încălzește).

Lucrări de artă: gazele devin mai fierbinți atunci când le comprimă într-un volum mai mic, deoarece trebuie să lucrați pentru a împinge moleculele lor energetice mai aproape. De exemplu, atunci când umflați o anvelopă de bicicletă, pompa aspiră aerul și o strânge în mai puțin spațiu. Acest lucru își forțează moleculele (pete roșii) împreună și îl face să se încălzească.

Mutarea mai multor călduri prin schimbarea gazelor în lichide și înapoi

Dacă aveți un fel de minte inventiv, vă puteți imagina, cumva, să coborâți împreună un fel de armament asemănător unei pompe care umflă o anvelopă de bicicletă într-un loc și apoi îl dezumflă într-un alt loc, ceea ce ar muta căldura între cele două. Totuși, este o idee neîndemânatică și nu putem chiar mișca multă căldură așa: am avea nevoie de o cantitate groaznică de gaz, pentru un singur lucru. Cu toate acestea, am putea muta o cantitate decentă de căldură lăsând un gaz să se extindă și să se contracte mult mai mult, astfel încât să se transforme într-un lichid și să se întoarcă - cu alte cuvinte, schimbându-l într-o stare diferită de materie.

Cum ar funcționa asta? Uite ce se întâmplă cu o cutie de aerosoli, care conține un lichid stocat sub presiune. Când pulverizați un aerosol pe mână, probabil că ați observat că se simte foarte rece. Acest lucru se datorează parțial faptului că o parte din lichid se răcește și se vaporizează (se transformă într-un gaz) pe măsură ce părăsește cutia. Dar, de asemenea, pentru că o parte din lichid îți lovește pielea caldă și se vaporizează în acel moment: se transformă într-un gaz prin furtul căldurii din corpul tău - și asta îți face pielea să se simtă mai rece. Acest lucru ne spune că permiterea lichidelor să se extindă și să se transforme în gaze este un mod foarte eficient de a îndepărta căldura din lucruri. Aceasta nu este o surpriză mare: funcționează transpirația - și de ce câinii își scot limba pentru a se răcori în zilele toride.

Foto: Lichidele se pot transforma în gaze (iar gazele se răcesc) atunci când le lăsați să se extindă într-un volum mai mare. De aceea spray-urile cu aerosoli se simt atât de reci.

Deși solidele și lichidele ocupă în general aceeași cantitate de spațiu, gazele ocupă mult mai mult spațiu decât oricare dintre ele. Moleculele dintr-un solid sau lichid sunt destul de apropiate și se atrag reciproc cu o mare forță. Când un lichid se transformă într-un gaz sau se vaporizează, unele dintre moleculele sale mai energice se despart și se desprind. Este nevoie de multă energie pentru ca acest lucru să se întâmple, care este cunoscut sub numele de căldura latentă de vaporizare, și că energia trebuie să provină din lichidul însuși sau ceva din apropiere. Cu alte cuvinte, schimbarea unui lichid într-un gaz este o modalitate de a elimina energia din ceva, în timp ce schimbarea unui gaz înapoi în lichid este o modalitate de a elibera din nou acea energie. Acesta este în esență modul în care frigiderele mută căldura din dulapul de răcire în camera din exterior. Transformă un lichid într-un gaz în interiorul dulapului de răcire (pentru a prelua căldura din alimentele depozitate), îl pompează în afara dulapului și îl schimbă din nou în lichid (pentru a elibera căldura din exterior).