Як працює холодильник?

У 2000 році в світі було вироблено понад 135 млн різних холодильників.

Коли говорять про холодильниках, зазвичай на думку спадають ті, що стоять на кухні. А між тим холодильники - це великий клас приладів, що застосовуються для абсолютно різних практичних і наукових цілей. Холодильники служать не тільки для зберігання продуктів і ліків. Вони потрібні для зберігання генетичних матеріалів при наднизьких температурах. Холодильники використовують електронних елементів в комп'ютерах, для охолодження приймачів електромагнітних хвиль, коли треба прийняти слабкі сигнали з космосу або слабке електромагнітне випромінювання людського тіла при тепловізійному обстеженні. Холодильники потрібні і для охолодження частин тіла, включаючи мозок, при хірургічних операціях. Навіть кондиціонер - це теж холодильник.

Загальний принцип роботи холодильників дуже простий. Так як теплота обумовлена ​​рухом молекул, для охолодження тіла потрібно просто це рух уповільнити, тобто відібрати в молекул кінетичну енергію. Складність, однак, в тому, що існує більше десятка різних способів цього відбирання, і для кожної практичної мети застосовується свій. Наприклад, в класичному підручнику Генріха Польманн по холодильній техніці майже півтори тисячі сторінок, хоча там описані далеко не всі способи охолодження.

У побутових холодильниках і кондиціонерах найчастіше застосовується радіатор з холодоагентом, що мають низьку температуру кипіння, тобто переходу з рідкого стану в газоподібний. Для випаровування холодоагенту потрібна енергія, яку він забирає у повітря холодильної камери або кондиціонера, чому повітря і остигає.

Щоб відібрати тепло, можна застосовувати напівпровідникові системи, в яких охолодження відбувається при пропущенні електричного струму. Такі системи використовуються для охолодження електронних чіпів. Можна охолодити об'єкт, змусивши його випромінювати енергію у вигляді звукових хвиль.

Дивовижне відкриття, відзначене Нобелівської премії, зроблено в останні роки. Виявилося, що речовина можна охолоджувати за допомогою світла. Якщо правильно підібрати довжину хвилі лазерного випромінювання, то можна домогтися, щоб вміщені в магнітну пастку атоми, рухомі назустріч світловий хвилі, поглинали фотони. Імпульс цих фотонів спрямований назустріч руху атомів, і тому атоми при поглинанні загальмовуються, тобто відбувається охолодження. Знерухомлені атоми набагато легше досліджувати. У звичайних умовах в газі вони рухаються зі швидкістю до декількох кілометрів в секунду.

Великий прогрес очікує і наші традиційні холодильники. За рахунок застосування нових матеріалів і технологій можна буде використовувати способи охолодження, які раніше були невигідні. Нові холодильники будуть споживати в два рази менше енергії, а сам агрегат буде рази в півтора компактніше.

Владимир Антонец
Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию

Зміст