قانون دوم ترمودینامیک و طرز کار یخچال

اگر دست خود را پشت يخچال بگذاريد، خواهيد ديد که اين ناحيه، گرم تر از هواي اتاق است. ممکن است وقتي در جلوي يخچال ايستاده ايد، برخورد هواي گرم از آن را روي پاي خود احساس کنيد؛ در عين حال، قسمت داخلي محفظه انجماد يخچال بسيار سرد است!

يخچال از محفظه انجماد، انرژي مي گيرد و آن را سردتر کرده و اين گرماي گرفته شده را به اتاق مي دهد و آن را گرم تر مي کند.

بنابراين درست نيست که بگوييم يخچال، هواي سرد توليد مي کند!

پيچه هاي تبادل گرما

اين پيچه ها را مي توانيد در پشت يخچال هاي کوچک تر و شايد درون آن ها و نزديک جايخي ببينيد. نکته مهم آن است که اگر مي توانستيد از ميان تمام پيچ خوردگي ها و دورهاي يخچال، مسير مجزاي حلقه را دنبال کنيد، يک مسير دايره اي کامل از درون تا بيرون يخچال ايجاد خواهد کرد. تمام اين لوله کشي هاي به هم پيچيده، يک حلقه بزرگ مانند شکل بالا تشکيل مي دهند.

ممکن است براي شما اين سؤال ايجاد شود که اگر اين شکل، فقط يک حلقه بزرگ است، پس چرا اين قدر پيچيده به نظر مي رسد؟

تمام اين مسيرهاي زيگزاگ، براي آن است که لوله کشي، بيش تر در معرض هوا قرار بگيرد. وقتي ماده سردکننده از قسمت بيروني يخچال جاري مي شود (مرحله 1)، گرما به هوا انتقال پيدا مي کند.

ماده سردکننده، گرم تر از هوا است و گرماي خود را دقيقا به همان روشي که شما گرماي بدن خود را در هنگام قرار گرفتن در محيط سرد از دست مي دهيد، از دست خواهد داد. اگر ماده سردکننده در پشت يخچال، به بيش ترين مقدار خود برسد و به داخل برگردد، زمان کافي براي اين که انتقال حرارتي رخ دهد، وجود نخواهد داشت.

کمپرسور يا متراکم کننده:

چگونه ماده سردکننده گرم تر از هواي اتاق مي شود؟ آيا عجيب نيست که اين ماده دقيقا بعد از ترک کردن داخل يخچال، گرم مي شود؟

چرا برخي از کوه ها در قله هاي خود برف دارند ولي در قسمت هاي پايين آن ها اثري از برف نيست؟ اگر بتوانيد به يکي از اين سؤالات پاسخ دهيد، به تمام آن ها پاسخ خواهيد داد.

کوهستان فيجي وضعيت هاي گازي مشابه چرخه سردسازي دارد.

جواب اين سؤالات در قانون گاز کامل است. اين قانون تشخيص مي دهد که هنگامي که فشار گاز کاهش پيدا مي کند، دماي آن هم کاهش خواهد يافت. در قله کوه تصوير بالا، هوا بسيار رقيق است و فشار، کم است؛ زيرا هواي کم تري روي قله وجود دارد و نسبت به سطح دريا کم تر فشرده مي شود.

بعد از مدت کوتاهي که ماده خنک کننده در يخچال قرار گرفت، تا دماهاي نزديک دماي يخچال، گرم خواهد شد؛ شايد 35 تا 37 درجه (مرحله 3). اما بعد وارد کمپرسور (قسمت متراکم کننده) مي شود (مرحله 4). کمپرسور، فشار زيادي روي ماده سرد کننده اعمال مي کند. اين کار مانند فشردن هواي رقيق و سرد در نوک قله نسبت به سطح زمين است!

يا اين که تصور کنيد کار کمپرسور مانند فشرده کردن يک اسفنج است. کمپرسور، ماده سردکننده را فشرده مي کند و آن را به طور موقت گرم مي کند تا جايي که گرماي ماده سرد کننده به محيط  اطرافش داده شود. پس در حالتي که ماده سرد کننده، فشرده نشده است، قادر خواهد بود که گرماي بيش تري را جذب کند.

شير انبساط:

سؤال منطقي ديگر که پيش مي آيد، آن است که معناي "فشرده نشده" چيست؟

اين به شير انبساط (مرحله 2) مربوط است. به عبارت دقيق تر، شير انبساط، ماده سردکننده با فشار بالا و کم سرعت را به حالت کم فشار و پر سرعت تبديل مي کند. اين کار همانند چيزي که در قانون گاز کامل پيش بيني شده است، باعث کاهش دماي ماده سردکننده مي شود.

اگر اين مطلب برايتان نامفهوم است، دستتان را مقابل دهان خود بگيريد، دايره کوچکي با لب هاي خود درست کنيد و فوت کنيد. دقت کنيد که جريان هوا سرد به نظر مي آيد.

هوا در ريه هايتان مانند فشار بالاي ماده سرد کننده است و جريان هوايي که به دست شما برخورد مي کند، مانند ناحيه فشار پايين است؛ لب هاي شما مانند شير فشار شکن هستند.

از آن جايي که ماده سردکننده درست قبل از عبور از شير فشار شکن، تقريبا تا دماي اتاق سرد مي شود، هنگام عبور از آن، مقدار زيادي از فشار خود را از دست مي دهد و بسيار سرد مي شود. سپس مي تواند دوباره داخل يخچال را سرد کند (به مرحله 3 برگرديد).

تهويه و تلمبه گرمايي