Chłodzenie to proces tworzenia warunków chłodzenia poprzez usuwanie ciepła. Służy głównie do konserwowania żywności i innych łatwo psujących się produktów, zapobiegając chorobom przenoszonym przez żywność. Działa, ponieważ wzrost bakterii jest spowolniony w niższych temperaturach.
Metody konserwowania żywności poprzez chłodzenie są znane od tysięcy lat, ale nowoczesna lodówka to niedawny wynalazek. Obecnie zapotrzebowanie na chłodzenie i klimatyzację stanowi prawie 20% zużycia energii na całym świecie, zgodnie z artykułem z 2015 roku w International Journal of Refrigeration.
Historia
Chińczycy cięli i przechowywali lód około 1000 rpne, a 500 lat później Egipcjanie i Indianie nauczyli się zostawiać gliniane garnki na zimne noce, aby wytwarzać lód, według Keep It Cool, firmy zajmującej się ogrzewaniem i chłodzeniem z siedzibą w Lake Park na Florydzie. Według magazynu History inne cywilizacje, takie jak Grecy, Rzymianie i Hebrajczycy, składowały śnieg w dołach i pokrywały je różnymi materiałami izolacyjnymi. W XVII wieku w różnych miejscach w Europie stwierdzono, że saletra rozpuszczona w wodzie zapewnia chłodzenie i służy do wytwarzania lodu. W XVIII wieku Europejczycy zbierali lód zimą, solili go, zawijali we flanelę i składowali pod ziemią, gdzie przechowywali przez miesiące. Lód był nawet wysyłany do innych miejsc na całym świecie, zgodnie z artykułem opublikowanym w 2004 roku w czasopiśmie American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE).
Kiedy lód nie był dostępne lub praktyczne, według magazynu History ludzie korzystali z chłodnych piwnic lub umieszczali towary pod wodą. Inni budowali własne lodówki, zgodnie z Keep It Cool. Drewniane pudełka były wyłożone cyną lub cynkiem i materiałem izolacyjnym, takim jak korek, trociny lub wodorostów i wypełnione śniegiem lub lodem.
Chłodzenie wyparne
Koncepcja mechanicznego chłodzenia rozpoczęła się, gdy szkocki lekarz William Cullen zauważył, że parowanie miało efekt chłodzący w latach dwudziestych XVIII wieku. zademonstrował swoje pomysły w 1748 roku, odparowując eter etylowy w próżni, według Peak Mechanical Partnership, firmy hydraulicznej i grzewczej z siedzibą w Saskatoon w stanie Saskatchewan.
Oliver Evans, amerykański wynalazca , zaprojektował, ale nie zbudował maszyny chłodniczej t Kapelusz używał pary zamiast cieczy w 1805 roku. W 1820 roku angielski naukowiec Michael Faraday użył skroplonego amoniaku do spowodowania ochłodzenia.
Jacob Perkins, który pracował z Evansem, otrzymał patent na cykl sprężania pary przy użyciu ciekłego amoniaku w 1835 roku, zgodnie z History of Refrigeration. W tym celu czasami nazywany jest „ojcem lodówki”.
John Gorrie, amerykański lekarz, również zbudował maszynę podobną do projektu Evansa w 1842 roku. Gorrie użył swojej lodówki, która wytworzyła lód, aby ochłodzić pacjentów z żółtą febrą w szpitalu na Florydzie. Gorrie otrzymał pierwszy patent w USA na swoją metodę sztucznego wytwarzania lodu w 1851 roku.
Inne wynalazcy na całym świecie kontynuowali opracowywanie i ulepszanie istniejących technik chłodniczych, zgodnie z Peak Mechanical, w tym:
- Ferdinand Carré, francuski inżynier, opracował lodówkę, w której zastosowano mieszaninę zawierającą amoniak i wodę w 1859 roku.
- Carl von Linde, niemiecki naukowiec, wynalazł przenośną sprężarkę chłodniczą wykorzystującą eter metylowy w 1873 roku, aw 1876 roku przeszedł na amoniak. W 1894 roku Linde opracował również nowe metody skraplania dużych ilości powietrza.
- Albert T. Marshall, amerykański wynalazca, opatentował pierwszą mechaniczną refr igerator w 1899 roku.
- Znany fizyk Albert Einstein opatentował lodówkę w 1930 roku z pomysłem stworzenia przyjaznej dla środowiska lodówki bez ruchomych części i nie polegającej na elektryczności.
Popularność chłodnictwa komercyjnego wzrosła pod koniec XIX wieku dzięki browarom, jak podaje Peak Mechanical, gdzie pierwsza lodówka została zainstalowana w browarze na Brooklynie w Nowym Jorku w 1870 roku . Na przełomie XIX i XX wieku prawie wszystkie browary miały lodówki.
Po pierwszej lodówce wprowadzonej w Chicago w 1900 roku, według magazynu History, a prawie 15 lat później prawie wszystkie opakowania do mięsa rośliny korzystały z lodówek.
Według magazynu History w latach dwudziestych XX wieku lodówki uważano za niezbędne w domach, a ponad 90 procent amerykańskich domów miało
Obecnie prawie wszystkie domy w Stanach Zjednoczonych – 99 procent – mają co najmniej jedną lodówkę, a około 26 procent domów w USA ma więcej niż jedną, według raportu Departamentu Stanów Zjednoczonych z 2009 roku Energia.
Jak działa lodówka?
Dzisiejsze lodówki działają bardzo podobnie do lodówek sprzed ponad stu lat: przez odparowywanie cieczy, według SciTech.Czynniki chłodnicze, ciekłe chemikalia używane do chłodzenia, parują w niskich temperaturach.
Płyny są przepychane przez lodówkę przez rurki i zaczynają odparowywać. Gdy ciecze parują, przenoszą ciepło ze sobą, gdy gazy wędrują do cewki na zewnątrz lodówki, gdzie ciepło jest uwalniane. Gazy wracają do sprężarki, gdzie ponownie stają się płynne, a cykl się powtarza.
Bezpieczeństwo lodówki
Wczesne lodówki wykorzystywały płyny i gazy, które były łatwopalne, toksyczne, wysoce reaktywne lub ich kombinacje, zgodnie z danymi Agencji Ochrony Środowiska USA (EPA). Thomas Midgley, amerykański inżynier i chemik, zbadał bezpieczniejsze opcje w 1926 roku i stwierdził, że związki zawierające fluorki wydają się o wiele bezpieczniejsze. Chlorofluorowęglowodory (CFC), sprzedawane przez firmę DuPont jako freon, zyskiwały na popularności, aż do czasu, gdy prawie 50 lat później stwierdzono, że związki te są szkodliwe dla warstwy ozonowej w atmosferze.
Większość produkowanych obecnie lodówek wykorzystuje wodorofluorowęglowodory (HFC), według Kalifornijskiej Komisji Energetycznej, które są bezpieczniejsze niż CFC i wiele innych opcji, ale nadal nie są najbardziej idealne. Agencja Ochrony Środowiska prowadzi aktualną listę dopuszczalnych materiałów, które mogą być stosowane w lodówkach jako chłodziwo.
Lodówki zapewniają bezpieczeństwo żywności, ale tylko wtedy, gdy działają w odpowiednich temperaturach, zgodnie z amerykańską Agencją ds.Żywności i Leków. Gdy lodówki nie są wystarczająco zimne, szkodliwe bakterie w łatwo psujących się produktach spożywczych szybko rosną i mogą zanieczyścić żywność, powodując lekkie podrażnienia lub poważne zatrucia pokarmowe w przypadku spożycia. FDA zaleca ustawienie temperatury lodówki na maksymalnie 40 stopnie Fahrenheita (4,4 stopnia Celsjusza); Ponadto lodówka nie powinna być nadmiernie zapakowana, a rozlane płyny należy niezwłocznie wyczyścić.
Lodówki przyszłości
Nowe technologie w chłodnictwie obejmują lodówki półprzewodnikowe i chłodziarki wykorzystujące magnesy .
Tradycyjnie lodówki opierały się na dużych kompresorach, które generują dużo ciepła i mogą z łatwością ogrzać pomieszczenie – powiedział Tony Atti, dyrektor generalny firmy Phononic, producenta elektroniki z siedzibą w Durham w Północnej Karolinie. Nazwa firmy pochodzi od teorii fononów, cząstek kwantowych przenoszących ciepło.
Lodówki półprzewodnikowe wykorzystują całą powierzchnię lodówki do bardzo powolnego i celowego odprowadzania ciepła tak, aby wzrost temperatury w pomieszczeniu praktycznie nie występował, a powierzchnia lodówki była chłodna w dotyku, Atti powiedział Live Science. Te lodówki mają również tę zaletę, że są wolne od szkodliwych materiałów i głośnych operacji, a także są dokładniej kontrolowane.
Inny nowy typ lodówki wykorzystuje magnesy, aby zapewnić wolną od wibracji, cichą i przyjazną dla środowiska lodówkę. Zbudowana przez Haiera we współpracy z BASF i Astronautics, lodówka magnetyczna wykorzystuje koncepcję opartą na efekcie magnetokalorycznym, odkrytą w 1917 roku przez Pierrea Weissa i Auguste Piccarda, francuskich i szwajcarskich fizyków, zgodnie z artykułem Andreja Kitanovskiego i in., grupa naukowców ze Słowenii i Danii w 2015 roku i opublikowana przez Springer International Publishing.
Zgodnie z komunikatem prasowym PR Newswire, właściwe przechowywanie czerwonego wina ma bardzo specyficzne potrzeby w celu zachowania smaku i jakości . Lodówka Haier wykorzystuje magnetokaloryczną pompę ciepła (wykorzystującą materiał, który nagrzewa się w polu magnetycznym i schładza, gdy nie jest) z chłodziwem na bazie wody, zgodnie z komunikatem prasowym firmy BASF, która opiera się na obfitych i niedrogich surowcach. Lodówka magnetyczna zużywa również do 35 procent mniej energii niż tradycyjne lodówki.