لماذا يستغرق تبريد الثلاجة بعض الوقت؟

مثل أي شيء آخر في عالمنا ، يجب أن تمتثل الثلاجات لقانون أساسي في الفيزياء يسمى حفظ الطاقة.الجوهر هو أنه لا يمكنك توليد الطاقة من لا شيء أو جعل الطاقة تتلاشى في الهواء: يمكنك فقط تحويل الطاقة إلى أشكال أخرى.هذا له بعض الآثار المهمة جدًا لمستخدمي الثلاجة.

أولاً ، إنه يكسر الأسطورة القائلة بأنه يمكنك تبريد مطبخك من خلال ترك باب الثلاجة مفتوحًا.غير صحيح!كما رأينا للتو ، تعمل الثلاجة عن طريق "امتصاص" الحرارة من خزانة المبرد بسائل تبريد ، ثم ضخ السائل خارج الخزانة ، حيث تطلق الحرارة.لذا ، إذا قمت بإزالة كمية معينة من الحرارة من داخل الثلاجة ، فمن الناحية النظرية ، تظهر نفس الكمية تمامًا مثل الحرارة حول الجزء الخلفي (في الممارسة العملية ، تحصل على قدر أكبر قليلاً من الحرارة لأن المحرك ليس فعالًا تمامًا كما أنه ينطلق أيضًا حرارة).اترك الباب مفتوحًا وأنت ببساطة تنقل الطاقة الحرارية من جزء من مطبخك إلى الجزء الآخر.

يشرح قانون الحفاظ على الطاقة أيضًا لماذا يستغرق تبريد أو تجميد الطعام في الثلاجة أو الفريزر وقتًا طويلاً.يحتوي الطعام على الكثير من الماء ، وهو مصنوع من جزيئات خفيفة الوزن جدًا (الهيدروجين والأكسجين هما من أخف الذرات).حتى كمية صغيرة من السائل (أو الطعام) ذو الأساس المائي يحتوي على أضخمعدد الجزيئات ، كل منها يأخذ الطاقة للتسخين أو التبريد.هذا هو السبب في أن غليان كوب أو كوبين من الماء يستغرق دقيقتين: هناك جزيئات أكثر بكثير لتسخين مما لو كنت تحاول غلي شيء مثل كوب من الحديد المنصهر أو معدن الرصاص.الأمر نفسه ينطبق على التبريد: يتطلب الأمر طاقة ووقتًا لإزالة الحرارة من السوائل المائية مثل عصير الفاكهة أو الطعام.لهذا السبب يستغرق تجميد الطعام أو تبريده وقتًا طويلاً.لا يعني ذلك أن الثلاجة أو المجمد الخاص بك غير فعال: إنه ببساطة أنك تحتاج إلى إضافة أو إزالة كميات كبيرة من الطاقة لجعل الأشياء المائية تغير درجة حرارتها بأكثر من بضع درجات.

دعونا نحاول وضع بعض الأرقام التقريبية لكل هذا.كمية الطاقة اللازمة لتغيير درجة حرارة الماء تسمى السعة الحرارية النوعية لها ، وهي 4200 جول لكل كيلوغرام لكل درجة مئوية.هذا يعني أنك بحاجة إلى استخدام 4200 جول من الطاقة لتسخين أو تبريد كيلوغرام من الماء بدرجة واحدة (أو 8400 جول لكل كيلوغرامين).لذلك إذا كنت ترغب في تجميد زجاجة لتر من الماء (وزنها 1 كجم) من درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية إلى درجة حرارة مثل الفريزر -20 درجة مئوية ، فستحتاج إلى 4200 × 1 كجم × 40 درجة مئوية ، أو 168000 جول.إذا كان بإمكان حجرة التجميد في الثلاجة إزالة الحرارة بقوة 100 واط (100 جول في الثانية) ، فسيستغرق ذلك 1680 ثانية أو حوالي نصف ساعة.

يمكنك أن ترى أن هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة لتبريد الأطعمة المائية.وهذا بدوره يفسر سبب استهلاك الثلاجات للكهرباء.وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية ، تستخدم الثلاجات حوالي 7 بالمائة من إجمالي الكهرباء المحلية (تقريبًا مثل أجهزة التلفزيون والأجهزة ذات الصلة ، وأقل من نصف ما يستخدمه مكيف الهواء ، الذي يستخدم 17 بالمائة).

رسم بياني: استهلاك الكهرباء في المنزل حسب الاستخدام النهائي: تستخدم الثلاجات 7 بالمائة من الكهرباء المنزلية - أقل بكثير من مكيفات الهواء أو أنظمة التدفئة.تستخدم ثلاجات المنزل الرئيسية حوالي 77 في المائة من إجمالي كهرباء التبريد ، وتستخدم الثلاجات الثانية 18 في المائة أخرى ، وتمثل الوحدات الأخرى الباقي.مصدر:إدارة معلومات الطاقة الأمريكيةو