چرا خنک کردن یخچال زمان می برد؟

مانند هر چیز دیگری در جهان ما، یخچال ها نیز باید از قانون اساسی فیزیک به نام حفظ انرژی پیروی کنند.اصل ماجرا این است که شما نمی توانید از هیچ انرژی ایجاد کنید یا انرژی را به هوای رقیق ناپدید کنید: شما فقط می توانید انرژی را به اشکال دیگر تبدیل کنید.این موضوع پیامدهای بسیار مهمی برای کاربران یخچال دارد.

اول، این افسانه که می توانید با باز گذاشتن درب یخچال، آشپزخانه خود را خنک کنید، منفجر می شود.درست نیست!همانطور که قبلاً دیدیم، یخچال با «مکیدن» گرما از کابینت چیلر با یک مایع خنک‌کننده کار می‌کند، سپس سیال را به بیرون از کابینت پمپ می‌کند، جایی که گرمای خود را آزاد می‌کند.بنابراین اگر مقدار مشخصی گرما را از داخل یخچال خود بردارید، در تئوری، دقیقاً همان مقدار گرما در قسمت پشتی ظاهر می‌شود (در عمل، گرمای کمی بیشتری دریافت می‌کنید، زیرا موتور کاملاً کارآمد نیست و همچنین در حال پخش شدن است. حرارت).در را باز بگذارید و انرژی گرمایی را از یک قسمت آشپزخانه به قسمت دیگر منتقل می کنید.

قانون بقای انرژی همچنین توضیح می دهد که چرا سرد کردن یا منجمد کردن مواد غذایی در یخچال یا فریزر اینقدر طول می کشد.غذا حاوی مقدار زیادی آب است که از مولکول های بسیار سبک وزن ساخته شده است (هیدروژن و اکسیژن دو تا از سبک ترین اتم ها هستند).حتی مقدار کمی مایع مبتنی بر آب (یا غذا) حاوی الفبزرگتعدادی مولکول که هر کدام برای گرم شدن یا سرد شدن انرژی مصرف می کنند.به همین دلیل است که جوشاندن حتی یک یا دو فنجان آب چند دقیقه طول می کشد: مولکول های بیشتری برای گرم کردن نسبت به زمانی که بخواهید چیزی مانند یک فنجان آهن مذاب یا فلز سرب را بجوشانید وجود دارد.همین امر در مورد خنک کردن نیز صدق می کند: حذف گرما از مایعات آبکی مانند آب میوه یا غذا به انرژی و زمان نیاز دارد.به همین دلیل است که انجماد یا سرد کردن غذا طول می کشد.این به این معنا نیست که یخچال یا فریزر شما ناکارآمد است: فقط باید مقدار زیادی انرژی اضافه یا حذف کنید تا چیزهای آبکی دمای خود را بیش از چند درجه تغییر دهند.

بیایید سعی کنیم ارقام تقریبی را برای همه اینها بیان کنیم.مقدار انرژی که برای تغییر دمای آب لازم است ظرفیت گرمایی ویژه آن نامیده می شود و 4200 ژول بر کیلوگرم بر درجه سانتیگراد است.این بدان معناست که برای گرم کردن یا خنک کردن یک کیلوگرم آب یک درجه (یا 8400 ژول برای دو کیلوگرم) باید 4200 ژول انرژی مصرف کنید.بنابراین اگر می خواهید یک بطری لیتری آب (با وزن 1 کیلوگرم) را از دمای اتاق 20 درجه سانتی گراد به دمای 20- درجه سانتی گراد فریز کنید، به 4200 × 1 کیلوگرم × 40 درجه سانتی گراد یا 168000 ژول نیاز دارید.اگر محفظه انجماد یخچال شما بتواند حرارت را با توان ۱۰۰ وات (۱۰۰ ژول در ثانیه) از بین ببرد، این کار ۱۶۸۰ ثانیه یا حدود نیم ساعت طول خواهد کشید.

می بینید که برای خنک کردن غذاهای آبکی انرژی زیادی لازم است.و این به نوبه خود توضیح می دهد که چرا یخچال ها برق زیادی مصرف می کنند.طبق گزارش اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، یخچال ها حدود 7 درصد از کل برق خانگی را مصرف می کنند (تقریباً مانند تلویزیون و لوازم مربوطه و کمتر از نیمی از تهویه مطبوع که 17 درصد مصرف می کند).

نمودار: مصرف برق خانگی بر اساس مصرف نهایی: یخچال ها 7 درصد از برق خانگی را مصرف می کنند - بسیار کمتر از سیستم های تهویه مطبوع یا سیستم های گرمایشی.یخچال های اصلی خانه حدود 77 درصد از کل برق تبرید را مصرف می کنند، یخچال های دوم 18 درصد دیگر را مصرف می کنند و واحدهای دیگر مابقی را تشکیل می دهند.منبع:اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده،