Tủ lạnh hoạt động ra sao?

Hà Dương Cự/Người Việt

Một tủ lạnh hiện đại. (Hình: aishalcyon.org)

Tủ lạnh là một trong những phát minh khoa học đã làm thay đổi đời sống con người. Bạn thử tưởng tượng nếu nhà mà không có tủ lạnh thì làm sao? Đâu có thể đi chợ mỗi ngày được.

Hồi xưa khi chưa có tủ lạnh thực phẩm không thể để lâu được, nhất là những thứ như thịt cá sống. Muốn để lâu người ta phải hun khô hoặc muối. Bây giờ thì cứ để vô tủ lạnh, muốn để lâu cả tháng thì bỏ vô ngăn đông lạnh. 

Nguyên tắc của tủ lạnh 

Hệ thống làm lạnh của tủ lạnh dựa vào nhiều hiện tượng trong vật lý. Hiện tượng thứ nhất là sự di chuyển nhiệt (heat flow). Có hai vật thể, gọi là A và B. Thí dụ A nóng hơn B. Nếu A và B để sát nhau thì hơi nóng từ A sẽ truyền qua B. Như vậy A sẽ nguội bớt và B sẽ nóng lên. Sự di chuyển nhiệt cứ tiếp tục xảy ra cho đến khi nhiệt độ của A bằng với nhiệt độ của B.

Nếu bạn để một túi nước đá vào một thùng giữ lạnh (cooler) với mấy chai nước ngọt. Nhiệt sẽ từ những chai nước ngọt sẽ truyền qua túi nước đá làm nước đá tan bớt, như vậy làm cho mấy chai nước ngọt lạnh đi.

Hiện tượng thứ hai dùng trong kỹ thuật làm lạnh là một chất khí dưới áp suất cao sẽ biến thành thể lỏng và cho ra nhiệt. Như vậy chất lỏng đó sẽ trở nên nóng.

Hiện tượng thứ ba là khi một chất lỏng biến thành thể khí, nó hút nhiệt, như vậy khí đó sẽ trở nên lạnh.

Phần làm lạnh của một tủ lạnh là một hệ thống kín và gồm có bốn thành phần: Máy nén (compressor), dàn ống xoắn hoán nhiệt (heat exchanger coil) bên trong tủ lạnh, van giãn nở (expansion valve), và dàn ống xoắn hoán nhiệt bên ngoài tủ lạnh. Một chất làm lạnh luân lưu trong đó.

Chất làm lạnh sau khi ra khỏi phần bên trong tủ lạnh thì ở thể hơi và đi vào máy nén. Máy này nén hơi lên một áp suất cao.

Chất làm lạnh đi vào dàn ống xoắn ở phía ngoài, đằng sau tủ lạnh. Chất khí làm lạnh đọng lại thành thể lỏng và tỏa ra nhiệt. Vì nhiệt độ của chất làm lạnh cao hơn nhiệt độ không khí chung quanh nên nhiệt sẽ được trao đổi giữa hai môi trường đó. Như vậy chất làm lạnh sẽ từ từ bớt nóng.

Ở giai đoạn kế tiếp chất làm lạnh đi qua van giãn nở. Van này làm giảm áp suất của chất làm lạnh, do đó chất làm lạnh bắt đầu bốc hơi và nhiệt độ giảm xuống thấp. Khi chuyển động trong dàn ống xoắn ở bên trong tủ lạnh thì nhiệt trong tủ lạnh truyền vào chất làm lạnh và như vậy không khí trong tủ lạnh được giữ lạnh. Chất làm lạnh tiếp tục di chuyển tới máy nén và như vậy tạo thành một chu kỳ.

Nguyên tắc tủ lạnh (Hình: chemistry.wustl.edu)

Trong tủ lạnh có một thiết bị gọi là bộ ổn nhiệt (thermostat). Khi nhiệt độ trong tủ lạnh xuống tới một nhiệt độ định trước thì bộ ổn nhiệt gửi ra một tín hiệu để máy nén ngưng hoạt động. Khi nhiệt độ trong tủ lạnh lên tới một nhiệt độ định sẵn thì bộ ổn nhiệt lại gửi ra một tín hiệu để khởi động máy nén. Lúc đó chất làm lạnh bắt đầu luân lưu và làm nhiệt độ trong tủ lạnh giảm xuống.

Máy điều hòa không khí 

Máy điều hòa không khí cũng có cùng một nguyên tắc như tủ lạnh. Phần tỏa hơi nóng ra thì để ngoài trời còn phần hút hơi nóng và làm mát không khí thì để trong nhà. Máy điều hòa không khí có quạt để thổi không khí mát luân lưu trong một phòng hay khắp cả nhà và quạt ở ngoài để phát tán hơi nóng ra ngoài không khí. Máy cũng có bộ phận hút ẩm để lấy bớt hơi ẩm trong không khí.

Tiến trình của kỹ nghệ lạnh 

Người xưa đã biết là nếu thức ăn để lạnh thì sẽ lâu mới bị hư và vào mùa Hè nếu làm cho không khí mát hơn một chút sẽ thấy dễ chịu hơn nhiều.

Theo mạng www.livescience.com thì người Trung Hoa đã biết cất và lưu trữ nước đá để dùng từ 1,000 năm trước Tây Lịch. Nếu bạn đã xem truyện kiếm hiệp “Thiên Long Bát Bộ” của nhà văn Kim Dung thì chắc còn nhớ đến đoạn Hư Trúc bị đem bỏ vào hầm nước đá của nước Tây Hạ. Hầm nước đá đó chính là để giữ lạnh các thực phẩm thời bấy giờ.

Các nền văn minh Hy Lạp hay La Mã cũng đã chứa tuyết dưới hầm để dùng. Vào thế kỷ thứ 18 ở Âu Châu người ta cũng đã biết thu thập nước đá và pha với muối để giữ được lâu.

Ở trong nước bây giờ vẫn có dịch vụ bán nước đá. Theo mạng news.zing.vn thì tại Sài Gòn có gần 200 cơ sở sản xuất nước đá cây và đá viên. Nhưng bài báo cũng nói là vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm không được duy trì đúng đắn. Đó là lý do mà người ta khuyên là về Việt Nam không nên uống nước ngọt hay rượu bia có đá.

Vào thế kỷ thứ 18 các nhà khoa học đã nhận biết là các hóa chất khi bốc hơi thì trở nên lạnh. Năm 1835 ông Jacob Perkins, người Hoa Kỳ, đã được cấp bằng sáng chế cho một máy làm lạnh dùng chất ammonia lỏng. Ông ta được coi là cha đẻ của tủ lạnh.

Kỹ nghệ làm bia là kỹ nghệ đầu tiên áp dụng kỹ thuật làm lạnh. Tới cuối thế kỷ thứ 19 thì các nhà máy làm bia đều có tủ lạnh. Tiếp theo đó là kỹ nghệ chế biến thịt. Vào khoảng năm 1915 các nhà chế biến thịt đều có tủ lạnh. Đến thập niên 1920 thì trên 90% nhà ở Hoa Kỳ có tủ lạnh. Bây giờ thì hầu như nhà nào cũng có tủ lạnh, có nhà còn có hơn một cái tủ lạnh.

Tủ lạnh trong tương lai 

Chất làm lạnh hữu hiệu nhất là freon, nhưng freon phá hủy tầng ô-zôn nên đã bị cấm dùng trên thế giới từ nhiều năm nay. Chất làm lạnh thay thế freon cũng không khá gì hơn. Hơn nữa, hệ thống làm lạnh hiện nay dùng rất nhiều năng lượng.

Theo mạng spectrum.ieee.org thì một phần ba điện tiêu thụ ở Hoa Kỳ là dùng cho các hệ thống tủ lạnh, tủ đông lạnh và điều hòa không khí. Do đó các nhà khoa học đang nghiên cứu để chế tạo ra tủ lạnh không dùng chất làm lạnh như bây giờ.

Các nhà khoa học tại nhiều đại học trên thế giới đang thử nghiệm những chất liệu có một tính chất đặc biệt, gọi là elastocaloric (tạm dịch là nhiệt đàn hồi). Khi bị ép lại các chất liệu đó nóng lên, như vậy có thể tỏa nhiệt ra không khí chung quanh. Khi không bị ép nữa thì chất liệu đó lạnh lên và như vậy có thể lấy nhiệt của môi trường chung quanh.

Một ý kiến khác cho vấn đề làm lạnh là dựa vào hiện tượng gọi là magnetocaloric (tạm dịch là nhiệt từ). Một số chất liệu có tính chất là nhiệt độ sẽ thay đổi, nóng lên hay lạnh xuống tùy theo sự thay đổi của từ trường (magnetic field). Hiện nay cơ quan Oak Ridge national Laboratory đang có một công trình nghiên cứu được Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ tài trợ để thử nghiệm xem có thể lợi dụng hiện tượng nhiệt từ để làm lạnh một cách thực dụng hay không.

Còn có nhiều ý kiến khác về việc thay thế kỹ thuật làm lạnh hiện thời, nhưng tất cả đều ở trong giai đoạn nghiên cứu hay thử nghiệm. Chưa có kỹ thuật nào có khả năng thực dụng được. (Hà Dương Cự/Người Việt)

—————-
Nguồn tài liệu: www.livescience.com, https://spectrum.ieee.org, https://energy.gov

 

Mời độc giả xem phóng vấn từ Việt Nam “Doanh nhân Đà Nẵng tìm kiếm cơ hội từ APEC”

Báo Người Việt hoan nghênh quý vị độc giả đóng góp và trao đổi ý kiến. Chúng tôi xin quý vị theo một số quy tắc sau đây:

Tôn trọng sự thật.
Tôn trọng các quan điểm bất đồng.
Dùng ngôn ngữ lễ độ, tương kính.
Không cổ võ độc tài phản dân chủ.
Không cổ động bạo lực và óc kỳ thị.
Không vi phạm đời tư, không mạ lỵ cá nhân cũng như tập thể.

Tòa soạn sẽ từ chối đăng tải các ý kiến không theo những quy tắc trên.

Xin quý vị dùng chữ Việt có đánh dấu đầy đủ. Những thư viết không dấu có thể bị từ chối vì dễ gây hiểu lầm cho người đọc. Tòa soạn có thể hiệu đính lời văn nhưng không thay đổi ý kiến của độc giả, và sẽ không đăng các bức thư chỉ lập lại ý kiến đã nhiều người viết. Việc đăng tải các bức thư không có nghĩa báo Người Việt đồng ý với tác giả.

Số nhà mới xây ở Mỹ tăng 9.7% trong Tháng Giêng

Số nhà mới khởi công xây ở Mỹ tăng 9.7% trong tháng qua, lên tới mức cao nhất kể từ Tháng Mười 2016. Đây là một tin tốt đẹp cho thị trường nhà cửa, vốn đang gặp khó khăn vì không đủ nhà để bán.

Đầu năm Mậu Tuất, nói chuyện chó và xe hơi

Bài viết này là bài đầu năm Mâu Tuất của chuyên mục xe hơi. Vậy cũng xin được mạn phép bàn về chuyện... xe cán chó, chó cắn xe!

Nhà bị tịch biên phải làm sao?

Sau loạt bài về Luật Khánh Tận (hay Khai Phá Sản) chúng tôi nhận được thư một số độc giả hỏi ý kiến nên làm gì khi bị tịch biên bất động sản hay nôm na là bị xiết nhà (foreclosure).

Thám hiểm trong lòng đại dương

Đại dương bao phủ 70% diện tích trái đất và có độ sâu trung bình là 3,688 mét (2.3 dặm). Đại dương là nguồn nuôi sống các sinh vật trên trái đất.

Ngày Xuân với thầy thuốc

Nói chung, dù trong bất cứ cảnh huống nào, người thầy thuốc ngày xưa vẫn được dân chúng quí trọng và luôn kính mến.

Bảo lãnh thân nhân – Mẫu Đơn I-130 – Phần 2

Trong trường hợp Con bảo lãnh cho Mẹ thì phải có bằng quốc tịch của người Con, khai sanh của người Con và khai sanh của người Mẹ.

Tết, tình yêu và sức khỏe

(Cái [tưởng và] gọi là) “yêu” cũng có thể mang lại không biết bao nhiêu đau khổ cho người đang, đã “yêu” và những người có liên quan.

Khu dân cư như thế nào là tốt?

Các đặc tính của khu phố không những ảnh hưởng lên giá nhà và mức độ thuận tiện, chúng cũng có thể gây ra những vấn đề sức khỏe cho những người sinh sống tại đó.

Giá nhà cao khiến thời gian tìm mua nhà lâu hơn

Hiện giờ nhà được bán trung bình trong khoảng 40 ngày, nhanh hơn một năm trước khoảng hai tuần lễ.

Thử món Nam Hàn trong tiệm ăn nhỏ của siêu thị Arirang

Con đường Garden Grove có nhiều quán ăn Nam Hàn, nhưng có nhiều tiệm ăn nhỏ Han Kook Kwon trong siêu thị Arirang rất đáng ghé thử