I dette blogginnlegget skal vi se på vitenskapen bak de tingene vi tar for gitt ved kjøleskapene våre.
Det kan virke som en enkel sak å flytte maten til et annet sted med lavere nok temperatur til å løse problemet. I et gjennomsnittlig hjem er det imidlertid nesten umulig å finne et sted som kan opprettholde samme temperatur som et kjøleskap, med mindre det er vinter. Så når dette skjer, er det lite du kan gjøre annet enn å fikse kjøleskapet. Det er da vi innser hvor verdifull en oppfinnelse kjøleskapet er, som vi tar for gitt hver dag.
Så hvorfor er det ikke enklere å finne et sted med en lignende temperatur som kjøleskapet ditt? Mange vet av erfaring at det er vanskeligere å senke temperaturen enn å heve den. Selv om det er like enkelt å heve temperaturen som å tenne et papirark, er det ikke så enkelt å senke den. Dette kan forklares med termodynamikkens andre lov. I følge termodynamikkens andre lov er den totale entropien i et isolert system alltid økende eller konstant og aldri avtagende. Dette kan tolkes som retningen til energioverføringen, som betyr at det er naturlig at varme beveger seg fra høyere til lavere temperaturer, men ikke omvendt. Av denne grunn har mennesker brukt ild til å generere varme i lang tid, men det er først nylig at vi har begynt å bruke kjøleteknologier som kjøleskap. Så, hvordan fungerer kjøleskap, og hvordan reduserer de temperaturen inni?
Et kjøleskap er en enhet som opprettholder en temperatur som er én til to grader Celsius under normal romtemperatur i hverdagen. For å gjøre dette må den ta varme fra innsiden av kjøleskapet til utsiden for å senke temperaturen inni og opprettholde den. Det er imidlertid ikke nok å bare fjerne varmen én gang. Så snart innvendig temperatur er lavere enn utsiden, overføres varmen fra utsiden tilbake til kjøleskapet, noe som får temperaturen til å stige. Derfor må kjøleskapet stadig gjenta prosessen med å overføre varme fra innsiden til utsiden. Med andre ord er kjøleskapet en enhet som opprettholder sin indre temperatur ved å overføre varme.
For å forstå denne prosessen må vi se på oppbygningen av et kjøleskap. Et kjøleskap består av en kompressor, kondensator, kapillarrør og en fordamper, som alle inneholder et stoff som kalles kjølemiddel. Kjølemiddel er et stoff som er ansvarlig for å transportere varme fra innsiden av kjøleskapet til utsiden. Når svette eller vann fordamper, tar det varme bort fra huden din, som også er en type kjølemiddel. Kjølemiddelet i kjøleskapet sirkulerer på denne måten, og flytter varme fra innsiden til utsiden. La oss nå se på hvert trinn i prosessen.
Kompressoren er enheten som sirkulerer kjølemediet ved å sette trykk på det gassformige kjølemediet. Hvis kjølemediet er blodet, er kompressoren hjertet. Kompressorer trenger strøm for å trykksette kjølemediet, og det er derfor kjøleskapene våre bruker strøm. Under trykk fra kompressoren stiger kjølemediets temperatur og blir svært komprimert. Dette komprimerte kjølemediet går til kondensatoren, hvor det sirkulerer inne i kjøleskapet.
Kjølemediet beveger seg til kondensatoren, hvor det kondenserer fra gass til væske. Kondensatoren er plassert mot utsiden av kjøleskapet, hvor det komprimerte, varme kjølemediet er mye varmere enn utetemperaturen. Når kjølemediet passerer gjennom kondensatoren, overføres varme fra kjølemediet til utsiden, og kjølemediet mister varme og blir til væske. Det er derfor vi føler varme på utsiden av kjøleskapet.
Etter å ha passert gjennom kondensatoren, passerer kjølemediet gjennom kapillærer. Kapillærer består av tynne rør, hvor kjølemediet utsettes for redusert trykk. I denne prosessen synker også temperaturen på kjølemediet. Kjølemediets hastighet øker når det passerer gjennom kapillærene, noe som kan forklares med Bernoullis prinsipp. Når væskens hastighet øker, synker trykket, noe som fører til at kjølemediet blir til en lavtemperatur- og lavtrykksvæske når det passerer gjennom kapillæren.
Etter å ha passert gjennom kapillærene, beveger kjølemediet seg til fordamperen. På dette tidspunktet er kjølemediet kaldere enn temperaturen inne i kjøleskapet, og det absorberer varme fra innsiden. Etter å ha absorbert varmen, blir kjølemediet tilbake til en gass, og den indre temperaturen synker. Kjølemediet går tilbake til kompressoren og gjentar den samme prosessen, samtidig som temperaturen inne i kjøleskapet opprettholdes.
Så langt har vi sett hvordan et kjøleskap fungerer, dets indre struktur og rollen til hver komponent. Du kan se at det å holde temperaturen inne i et kjøleskap lav er en mer kompleks og vitenskapelig prosess enn du kanskje tror. Dette er øyeblikket da vi innser at kjøleskapet vi tar for gitt hver dag, faktisk er en strålende oppfinnelse som var et resultat av forskning og eksperimentering av ingeniører. Neste gang du åpner døren til kjøleskapet ditt, er det lurt å takke menneskene som skapte det for deres harde arbeid.
