Dans cet article de blog, nous examinerons la science derrière les choses que nous tenons pour acquises à propos de nos réfrigérateurs.
Il peut sembler simple de déplacer les aliments vers un endroit où la température est suffisamment basse pour résoudre le problème. Pourtant, dans un foyer ordinaire, il est quasiment impossible de trouver un endroit capable de maintenir la même température qu'un réfrigérateur, sauf en hiver. Dans ce cas, il n'y a donc pas d'autre solution que de réparer le réfrigérateur. C'est alors que l'on réalise à quel point le réfrigérateur est une invention précieuse que nous tenons pour acquise au quotidien.
Alors pourquoi n'est-il pas plus facile de trouver un endroit dont la température est similaire à celle de votre réfrigérateur ? Nombreux sont ceux qui savent par expérience qu'il est plus difficile de baisser la température que de l'augmenter. Si augmenter la température est aussi simple que de mettre le feu à une feuille de papier, la baisser l'est moins. Cela s'explique par le deuxième principe de la thermodynamique. Selon ce principe, dans un système isolé, l'entropie totale est toujours croissante ou constante et ne diminue jamais. Cela peut être interprété comme la directionnalité du transfert d'énergie, ce qui signifie qu'il est naturel que la chaleur se déplace des températures les plus élevées vers les plus basses, mais pas l'inverse. C'est pourquoi l'homme utilise le feu pour produire de la chaleur depuis longtemps, mais ce n'est que récemment que nous avons commencé à utiliser des technologies de refroidissement comme les réfrigérateurs. Alors, comment fonctionnent les réfrigérateurs et comment réduisent-ils la température à l'intérieur ?
Un réfrigérateur est un appareil qui maintient une température inférieure d'un à deux degrés Celsius à la température ambiante normale. Pour ce faire, il doit transférer la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur afin d'abaisser la température intérieure et de la maintenir. Cependant, il ne suffit pas de retirer la chaleur une seule fois. Dès que la température intérieure est inférieure à la température extérieure, la chaleur extérieure est retransférée dans le réfrigérateur, provoquant une augmentation de la température. Le réfrigérateur doit donc répéter constamment ce processus de transfert de chaleur de l'intérieur vers l'extérieur. Autrement dit, le réfrigérateur est un appareil qui maintient sa température interne par transfert de chaleur.
Pour comprendre ce processus, il faut examiner la structure d'un réfrigérateur. Un réfrigérateur est composé d'un compresseur, d'un condenseur, de tubes capillaires et d'un évaporateur, qui contiennent tous une substance appelée réfrigérant. Le réfrigérant est une substance responsable du transport de la chaleur de l'intérieur du réfrigérateur vers l'extérieur. Lorsque la sueur ou l'eau s'évapore, elle évacue la chaleur de votre peau, qui est également un type de réfrigérant. Le réfrigérant dans votre réfrigérateur circule ainsi, déplaçant la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur. Examinons maintenant chaque étape du processus.
Le compresseur est l'appareil qui fait circuler le fluide frigorigène en exerçant une pression sur le fluide gazeux. Si le fluide frigorigène est le sang, le compresseur en est le cœur. Les compresseurs ont besoin d'énergie pour pressuriser le fluide frigorigène, c'est pourquoi nos réfrigérateurs fonctionnent à l'électricité. Sous la pression du compresseur, le fluide frigorigène monte en température et devient fortement comprimé. Ce fluide comprimé est ensuite acheminé vers le condenseur, où il circule à l'intérieur du réfrigérateur.
Le fluide frigorigène passe au condenseur, où il se condense de l'état gazeux à l'état liquide. Le condenseur est placé contre l'extérieur du réfrigérateur, où le fluide frigorigène comprimé et chaud est bien plus chaud que la température extérieure. En traversant le condenseur, la chaleur est transférée vers l'extérieur, et le fluide frigorigène perd de la chaleur et se liquéfie. C'est pourquoi nous ressentons de la chaleur à l'extérieur du réfrigérateur.
Après avoir traversé le condenseur, le fluide frigorigène passe dans des capillaires. Ces capillaires sont constitués de tubes fins, dans lesquels le fluide est soumis à une pression réduite. Ce processus entraîne également une diminution de sa température. La vitesse du fluide augmente à mesure qu'il traverse les capillaires, ce qui s'explique par le principe de Bernoulli. À mesure que la vitesse du fluide augmente, la pression diminue, transformant ainsi le fluide frigorigène en un liquide à basse température et basse pression lors de son passage dans le capillaire.
Après avoir traversé les capillaires, le fluide frigorigène se dirige vers l'évaporateur. À ce stade, il est plus froid que la température intérieure du réfrigérateur et absorbe la chaleur de l'intérieur. Après avoir absorbé cette chaleur, le fluide frigorigène redevient gazeux et la température interne baisse. Le fluide frigorigène retourne au compresseur et répète le même processus, maintenant la température à l'intérieur du réfrigérateur.
Jusqu'à présent, nous avons vu le fonctionnement d'un réfrigérateur, sa structure interne et le rôle de chaque composant. Vous constatez que maintenir une température basse à l'intérieur d'un réfrigérateur est un processus plus complexe et scientifique qu'on ne le pense. C'est à ce moment-là que nous réalisons que le réfrigérateur que nous tenons pour acquis au quotidien est en réalité une invention géniale, fruit de recherches et d'expérimentations d'ingénieurs. La prochaine fois que vous ouvrirez la porte de votre réfrigérateur, n'hésitez pas à remercier ceux qui l'ont créé pour leur travail acharné.
