Refrigerarea este procesul de creare a condițiilor de răcire prin eliminarea căldurii. Este utilizat în principal pentru conservarea alimentelor și a altor obiecte perisabile, prevenind bolile de origine alimentară. Funcționează deoarece creșterea bacteriilor este încetinită la temperaturi mai scăzute.
Metodele de conservare a alimentelor prin răcire au existat de mii de ani, dar frigiderul modern este o invenție recentă. Astăzi, cererea de refrigerare și aer condiționat reprezintă aproape 20% din consumul de energie la nivel mondial, potrivit unui articol din 2015 publicat în Jurnalul Internațional de Refrigerare.
Istorie
Chinezii au fost tăiați și depozitați gheață în jurul anului 1000 î.Hr. și 500 de ani mai târziu, egiptenii și indienii au învățat să lase ghivece de faianță în timpul nopților reci pentru a face gheață, potrivit Keep It Cool, o companie de încălzire și răcire cu sediul în Lake Park, Florida. Alte civilizații, precum grecii, romanii și evreii, au depozitat zăpada în gropi și le-au acoperit cu diverse materiale izolatoare, potrivit revistei History. În diverse locuri din Europa, în secolul al XVII-lea, s-a găsit săpere dizolvat în apă pentru a crea condiții de răcire și a fost folosit pentru a crea gheață. În secolul al XVIII-lea, europenii adunau gheață în timpul iernii, o săreau, o înveleau în flanelă și o depozitau sub pământ acolo unde o păstrau luni întregi. Gheața a fost livrată chiar și în alte locații din întreaga lume, potrivit unui articol din 2004 publicat în revista Societății Americane de Ingineri de Încălzire, Frigidere și Aer condiționat (ASHRAE).
Când gheața nu era „t disponibile sau practice, oamenii foloseau pivnițe reci sau puneau mărfuri sub apă, conform revistei History. Alții și-au construit propriile cutii de gheață, conform Keep It Cool. Cutiile de lemn erau căptușite cu tablă sau zinc și un material izolant, cum ar fi plută, rumeguș sau alge marine și umplute cu zăpadă sau gheață.
Răcirea prin evaporare
Conceptul de refrigerare mecanică a început când William Cullen, un medic scoțian, a observat că evaporarea a avut un efect de răcire în anii 1720. și-a demonstrat ideile în 1748 prin evaporarea eterului etilic în vid, conform Peak Mechanical Partnership, o companie de instalații sanitare și de încălzire cu sediul în Saskatoon, Saskatchewan.
Oliver Evans, un inventator american , proiectat, dar nu a construit o mașină frigorifică t pălăria folosea vapori în loc de lichide în 1805. În 1820, omul de știință englez Michael Faraday a folosit amoniac lichefiat pentru a provoca răcirea.
Jacob Perkins, care a lucrat cu Evans, a primit un brevet pentru un ciclu de compresie a vaporilor folosind amoniac lichid în 1835, conform History of Refrigeration. Pentru aceasta, uneori este numit „tatăl frigiderului.”
John Gorrie, un medic american, a construit, de asemenea, o mașină similară cu proiectarea lui Evans în 1842. Gorrie și-a folosit frigiderul, care a creat gheață, pentru a răcori pacienții cu febră galbenă într-un spital din Florida. Gorrie a primit primul brevet american pentru metoda sa de a crea gheață artificial în 1851.
Altele inventatorii din întreaga lume au continuat să dezvolte noi și să îmbunătățească tehnicile existente pentru refrigerare, potrivit Peak Mechanical, inclusiv:
- Ferdinand Carré, inginer francez, a dezvoltat un frigider care utilizează un amestec care conține amoniac și apă în 1859.
- Carl von Linde, un om de știință german, a inventat o mașină frigorifică cu compresor portabil care utilizează eter metilic în 1873, iar în 1876 a trecut la amoniac. În 1894, Linde a dezvoltat și noi metode de lichefiere a unor cantități mari de aer.
- Albert T. Marshall, un inventator american, a brevetat primul refr mecanic igerator în 1899.
- Renumitul fizician Albert Einstein a brevetat un frigider în 1930 cu ideea de a crea un frigider ecologic, fără piese în mișcare și care nu se baza pe electricitate.
Popularitatea refrigerării comerciale a crescut spre sfârșitul secolului al XIX-lea datorită fabricilor de bere, conform Peak Mechanical, unde primul frigider a fost instalat la o fabrică de bere din Brooklyn, New York, în 1870 Până la începutul secolului, aproape toate fabricile de bere aveau frigider.
Industria ambalajelor de carne a urmat cu primul frigider introdus în Chicago în 1900, conform revistei History, și aproape 15 ani mai târziu, aproape toate ambalajele de carne plantele foloseau frigidere.
Frigiderele erau considerate esențiale în case până în anii 1920, potrivit revistei History, și mai mult de 90% din casele americane aveau o frigider.
Astăzi, aproape toate casele din Statele Unite – 99 la sută – au cel puțin un frigider, iar aproximativ 26 la sută din casele din SUA au mai mult de unul, potrivit unui raport din 2009 al Departamentului SUA Energie.
Cum funcționează un frigider?
Frigiderele funcționează astăzi foarte similar la frigidere acum peste o sută de ani: prin evaporarea lichidelor, conform SciTech.Agenții frigorifici, substanțele chimice lichide care sunt folosite pentru răcire, se evaporă la temperaturi scăzute.
Lichidele sunt împinse prin frigider prin tuburi și încep să se vaporizeze. Pe măsură ce lichidele se evaporă, ele transportă căldura cu ele, pe măsură ce gazele se deplasează către o bobină din exteriorul frigiderului, unde se degajă căldura. Gazele sunt returnate la un compresor, unde devin din nou lichide, iar ciclul se repetă.
Siguranța frigiderului
devreme frigiderele foloseau lichide și gaze inflamabile, toxice, foarte reactive sau combinate, conform Agenției SUA pentru Protecția Mediului (EPA). Thomas Midgley, inginer și chimist american, a cercetat opțiuni mai sigure în 1926 și a constatat că compușii care conțin fluoruri păreau să fie mult mai siguri. Clorofluorocarburile (CFC), comercializate de DuPont ca Freon, au crescut în popularitate, până când s-a constatat că compușii sunt nocivi pentru stratul de ozon din atmosferă aproape 50 de ani mai târziu. (HFC), potrivit Comisiei pentru energie din California, care sunt mai sigure decât CFC-urile și multe alte opțiuni, dar încă nu sunt cele mai ideale. EPA păstrează o listă actualizată a materialelor acceptabile care pot fi utilizate în frigidere ca agent de răcire.
Frigiderele păstrează alimentele în condiții de siguranță, dar numai dacă funcționează la temperaturi adecvate, conform Administrației SUA pentru Alimente și Medicamente. Când frigiderele nu sunt suficient de reci, bacteriile dăunătoare din alimentele perisabile cresc rapid și pot contamina alimentele, provocând iritații ușoare la intoxicații alimentare severe dacă sunt consumate. FDA recomandă ca temperatura frigiderului să fie setată la maximum 40 grade Fahrenheit (4,4 grade Celsius); de asemenea, frigiderul nu trebuie ambalat excesiv, iar scurgerile trebuie curățate cu promptitudine.
Frigiderele viitorului
Noile tehnologii în refrigerare includ frigidere cu stare solidă și frigidere care utilizează magneți .
În mod tradițional, frigiderele se bazau pe compresoare mari, care generează multă căldură și pot încălzi cu ușurință o cameră, a declarat Tony Atti, CEO al Phononic, un producător de electronice cu sediul în Durham, Carolina de Nord. Compania își primește numele din teoria fononilor, particule cuantice care transportă căldura.
Frigiderele cu stare solidă folosesc întreaga suprafață a frigiderului pentru a disipa foarte lent și deliberat căldura, astfel încât o creștere a temperaturii camerei este practic inexistentă și suprafața frigiderului este rece la atingere, A spus Atti Live Science. Aceste frigidere au, de asemenea, avantajul de a fi lipsite de materiale dăunătoare și de operații zgomotoase, precum și de a fi controlate mai precis.
Un alt tip nou de frigider folosește magneți pentru a oferi un frigider fără vibrații, silențios, ecologic. Construit de Haier împreună cu BASF și Astronautică, frigiderul magnetic folosește un concept bazat pe efectul magnetocaloric, descoperit în 1917 de Pierre Weiss și Auguste Piccard, fizicieni francezi și respectiv elvețieni, potrivit unui articol de Andrej Kitanovski, și colab., un grup de oameni de știință din Slovenia și Danemarca, în 2015 și publicat de Springer International Publishing.
Potrivit unui comunicat de presă pe PR Newswire, stocarea adecvată a vinului roșu are nevoi foarte specifice pentru a menține gustul și calitatea . Frigiderul Haier folosește o pompă de căldură magnetocalorică (folosind un material care se încălzește într-un câmp magnetic și se răcește atunci când nu este) cu un agent de răcire pe bază de apă, potrivit unui comunicat de presă de pe BASF, care se bazează pe materii prime abundente și accesibile. Frigiderul magnetic consumă, de asemenea, cu până la 35% mai puțină energie decât frigiderele tradiționale.