трошки фізики
Звідки береться холод в домашньому холодильнику? Щоб зрозуміти це, досить пригадати, як охолоджується шкіра, якщо протерти її ваткою, змоченою ефіром або іншим летючим речовиною. Для випаровування пленочки рідини необхідно тепло, і вона відбирає його у поверхні шкіри. У точності парниковий ефект випаровування рідини (або, як нас вчили на уроках фізики, зміни її фазового стану) застосовується в холодильних машинах.
Ймовірно, на який-небудь фантастичній планеті, де є необмежені запаси таких летючих речовин, а їх випаровування не завдають організму інопланетян шкоди, давно вже придумали найпростіший метод отримання холоду: для даного їм досить безперервно змочувати інопланетним ефіром контейнер з інопланетними харчовими продуктами. Однак в наших земних умовах цей метод не годиться - ефіру не напасешся, та й вдихати його пари зайвий раз не потрібно. З цієї причини нашим винахідникам і інженерам довелося наполегливо попрацювати, щоб зробити:
- холодильні апарати із замкнутим контуром, в одній частині якого трапляється випаровування, а в іншій частині - конденсація робочого тіла;
- особливі речовини (холодоагенти), які роками циркулюють в контурі холодильної машини в ролі робочого тіла, то випаровуючись, то знову конденсуючись;
- надійні електричні машини (компресори), які "ганяють" холодоагент по замкнутому контуру холодильника.
Поїхали по контуру. Планування рухи холодоагенту по контуру показана на малюнку нижче. Підвищений тиск на виході працюючого компресора штовхає газоподібний холодоагент в конденсатор, де трапляється I-е зміна його фазового стану - газ перетворюється в рідину. При тому виділяється тепло, яке відводиться в навколишнє середовище, тобто йде на нагрів повітря кухні. У цьому легко переконатися, заглянувши "за спину" холодильника і помацавши його задню стінку. У безлічі моделей холодильників конденсатор видно неозброєним оком - величезною чорний теплообмінник на задній стіні, що представляє собою довгу, неодноразово вигнуту трубку.
До слова, якщо вже ви насправді дісталися до конденсатора, не полінуйтеся очистити його від пилу - цим ви надасте неоціненну послугу власного холодильника, поліпшивши умови віддачі опалення в повітря.
Ну, непогано, ми перетворили холодоагент в рідину, нагріли повітря на кухні, витративши на це певне число енергії. Однак ми ж купили не опалювальний пристрій, нам необхідно охолодити продукти зсередини холодильника! Для цього потрібно, щоб сталося ще одна зміна фазового стану, і рідина стала газом. Щоб це сталося, рідкому холодоагенту доводиться протискуватися ч / з довгий вузький канал - капілярну трубку. Прохід ч / з капіляр дається холодоагенту нелегко, на це витрачається весь запас тиску, який був створений компресором.
Що ж зараз станеться з холодоагентом? Знову згадаємо шкільні уроки фізики: якщо піднятися високо в гори і розвести там вогонь, то вода в казанку закипить ні до 100 ° С, а при більш низькій t, наприклад, при 95 ° С. Ось що отже знижений тиск! Так і наш холодоагент: протиснувшись ч / з капіляр і втративши весь свій колишній натиск, він потрапляє в випарник холодильника, де закипає, ніби від свідомості свого безсилля. Це нам і необхідно. Згадаймо ватку з ефіром: адже випаровування рідини забирає тепло від тіла, що знаходиться в контакті з нею. А випарник холодильника обвиває власними трубками максимально холодну його частина - морозильну камеру. Це внутрішній епіцентр холоду, звідки прохолодне повітря розтечеться (сам або під дією примусової кондиціонування) по відсіках і поличками нашого білуватого шафи.
А зробив свою справу газоподібному холодоагенту залишається лише повернутися назад в компресор, де він знову буде "підкачав" і під високим тиском знову надійде в контур, продовжуючи своє безперервне рух.
Основні фрагменти холодильного контуру показані тут. Природно, це лише найбільш важливі частини холодильника. Справжній холодильний апарат має чимало інших елементів. Наприклад, прислухавшись до роботи власного холодильника, ви напевно помітите, що компресор працює не весь час. Час від часу він вимикається, а після включається знову. Справа в тому, що зсередини холодильника є термостат - прилад, що контролює t в холодильній камері. Регулювальна ручка термостата розташовується на панелі управління, і, повертаючи її, ви можете "піддати холоду", якщо в кімнаті жарко, навпаки, або, зменшити виробництво холоду, якщо на кухні прохолодно. Коли задана вами T буде досягнута, термостат спрацює на відключення компресора. Здійснюється це, природно, не для того, щоб дати компресора відпочити, а для того, щоб не переохолодити порожнину холодильника і підтримувати в ній в точності ту t, яку ви задали.