سرد سازی و راه های آن

انسان برای رسیدن به دمای مناسب مجبور است دمای موجود را افزایش یا كاهش دهد، اما بهتر است بدانید كه به طور كلی گرم سازی بسیار آسان‌تر از سردسازی است. سرد سازی بیشتر به وسیله تبخیر مایعات انجام می‌شود. زیرا تبخیر یک تغییر گرما گیر است و مایع بر اثر تبخیر شدن از محیط اطراف خود گرما می‌گیرد و این گرما را مولکول‌های بخار با خود از محیط بیرون می‌برند و محیط اندک اندک گرما از دست داده و خنک و خنک‌تر می‌شود.

سردسازی معمولاً با استفاده از تبخیر مایعات انجام می‌گیرد، زیرا هر گاه مایعی بخواهد تبخیر شود، برای تبخیر شدن، مقداری گرما از محیط اطراف خود جذب می‌کند و این سبب می‌شود که دمای محیط اطراف کاهش یابد. در یخچال‌ها، سرد خانه‌ها، کولرهای گازی و آبی نیز تبخیر یک مایع سبب سرد شدن محیط داخل آن می‌شود. در یخچال مایعی به نام فریون در داخل لوله‌هایی که در قسمت یخ ساز قرار دارد وارد می‌شود، این مایع گرما را از آن محیط می‌گیرد و بخار می‌شود، در نتیجه مواد داخل یخچال سرد می‌شوند.

بخار فریون از داخل لوله به محیط خارج از یخچال منتقل می‌شود، در این موقع به وسیله‌ی موتور الکتریکی یخچال فشرده می‌شود و گرمای خود را از دست می‌دهد و دوباره به مایع تبدیل می‌شود و به درون یخ ساز فرستاده می‌شود، این عمل آن قدر ادامه می‌یابد تا داخل یخچال کاملاً سرد شود.

کولر گازی نیز مانند یخچال عمل می‌کنند، قسمت سرد کولر داخل اتاق و قسمت گرم آن‌ها در هوای بیرون اتاق است. هنگامی که کولر کار می‌کند از هوای درون اتاق گرما گرفته و به هوای بیرون اتاق داده می‌شود بنابراین هوای اتاق چشمه سرد و هوای بیرون چشمه گرم است.

در شکل زیر نحوه تبادل گرما بین جسم سرد و گرم نشان داده شده است. همان طور که مشاهده می‌شود بعد از تعادل دو جسم دارای دمایی یکسان می‌شوند.

 

در هر یخچال با هر اندازه و نوع، قسمت‌های زیر وجود دارد:

در یخچال می‌توان از سه نوع مایع خنک کننده استفاده کرد:

از بین این سه نوع ماده فریون مرغوب‌تر و بهداشتی‌تر است و در یخچال‌های خانگی و اغذیه فروشی‌ها و هر یخچالی که با خوراکی سروکار داشته باشد از فریون به عنوان سرد کننده استفاده می‌شود. البته لازم به ذکر است فریون با آن همه مرغوبیتی که دارد موجب تخریب لایه اوزون می‌شود و امروزه با اضافه کردن یک اتم هیدروژن به مولکول فریون این اثر را از میان برداشته‌اند.

مواد سرد کننده باید با دریافت گرمای اندک بخار شوند تا سیستم ایست کاری نداشته باشد و به سرعت کار کند اگرچه در هر نوبت مقدار کمی گرما از محیط خارج می‌شود ولی در کل مقدار زیادی گرما در واحد زمان از محیط بیرون رانده شده و محیط خنک می‌شود.

وقتی مواد را در یخچال می‌گزاریم گرمای آن‌ها به بالا حرکت می‌کنند تا به یخ ساز یخچال برسد در این زمان گرما از طریق جداره یخ ساز که رسانای گرما است به مایع فریون می‌رسد و فریون را بخار می‌کند. بخار فریون توسط موتور به جریان در آمده و از یخ ساز خارج شده و وارد لوله های سیاه رنگ پشت یخچال می‌گردد.

رنگ سیاه این لوله‌ها کمک زیادی به خنک شدن مجدد بخار فریون می‌کند زیرا رنگ سیاه، بیشتری تابش گرمایی را دارا می‌باشد ضمناً این لوله مارپیچ است که در اندازه کمتری طول لوله افزایش یابد تا میزان از دست دادن گرما بیشتر شود.

در مرحله بعد گاز فریون خنک شده وارد کمپرسور شده و متراکم می‌شود و دوباره به مایع تبدیل شده تا وارد یخ ساز یخچال شود و کار خود را از سر آغاز کند به این ترتیب با هر بار خروج گاز فریون از یخچال مقداری گرما از درون یخچال خارج می‌گردد.

هر قدر قدرت موتور بیشتر و مقدار فریون موجود در یخچال بیشتر باشد هم سرعت سرد سازی و هم درجه سردسازی قابل توجه تر خواهد بود.

یخ خشک

در سال 1835 م شیمی‌دانی از کشور فرانسه به نام چارلز ایلوزیر برای نخستین بار یخ خشک را کشف کرد. او در آن دوران به نتایج و کاربردهایی درباره یخ خشک رسید که 60 سال بعد توسط دانشمندان آزمایش و مشاهده شد.

تولید

تولید یخ خشک بی‌رنگ (مرغوب) با فشرده کردن گاز دی اکسید کربن (CO₂) امکان پذیر است. روش‌های تولید یخ خشک به طور خلاصه به ترتیب زیر است:

طرز تهیه

برای ساختن یخ خشک لازم نیست وسایل سرمایش قوی داشته باشیم. تنها کافی است دی اکسید کربن (با فشار بالا) داشته باشیم. مثلاً اگر کپسولی از CO₂ با فشاری در حدود حداقل 75 بار و دمای حدود 31 درجه سانتی‌گراد داشته باشید، چنانچه آن‌ را برعکس کنید طوری که شیر خروجی آن در پایین قرار گیرد و سپس شیر را باز کنید، CO₂ به صورت یخ خشک از آن خارج می‌شود.

علت این پدیده فرآیند اختناق یا خفگی است که در آن چنانچه فشار سیالی به صورت ناگهانی کم شود دمای سیال نیز کم می‌شود (البته بسته به مقدار ضریبی به نام ضریب ژول-تامسون). از همین پدیده در یخچال برای خنک کردن گاز سرد کننده استفاده می‌شود.