מדוע קירור המקרר לוקח זמן?

כמו כל דבר אחר ביקום שלנו, מקררים צריכים לציית לחוק היסוד של הפיזיקה שנקרא שימור אנרגיה.העיקר הוא שאינך יכול ליצור אנרגיה יש מאין או לגרום לאנרגיה להיעלם באוויר: אתה יכול רק להמיר אנרגיה לצורות אחרות.יש לכך כמה השלכות חשובות מאוד על משתמשי המקרר.

ראשית, זה שובר את המיתוס שאתה יכול לקרר את המטבח שלך על ידי השארת דלת המקרר פתוחה.לא נכון!כפי שראינו זה עתה, מקרר פועל על ידי "שואב" חום מארון הצ'ילר עם נוזל קירור, ואז שואב את הנוזל אל מחוץ לארון, שם הוא משחרר את החום שלו.אז אם אתה מסיר כמות מסוימת של חום מתוך המקרר שלך, בתיאוריה, בדיוק אותה כמות מופיעה שוב כמו חום מסביב לגב (בפועל, אתה מקבל קצת יותר חום מופק כי המנוע לא יעיל לחלוטין והוא גם פולט חוֹם).השאר את הדלת פתוחה ואתה פשוט מעביר אנרגיית חום מחלק אחד של המטבח שלך לשני.

חוק שימור האנרגיה גם מסביר מדוע לוקח כל כך הרבה זמן לקרר או להקפיא מזון במקרר או במקפיא.מזון מכיל הרבה מים, העשויים ממולקולות קלות מאוד (מימן וחמצן הם שניים מהאטומים הקלים ביותר).אפילו כמות קטנה של נוזל (או מזון) על בסיס מים מכילה אעָצוּםמספר מולקולות, שכל אחת מהן לוקחת אנרגיה כדי להתחמם או להתקרר.לכן לוקח כמה דקות להרתיח אפילו כוס או שתיים של מים: יש הרבה יותר מולקולות לחמם מאשר אם היית מנסה להרתיח משהו כמו כוס ברזל מותך או מתכת עופרת.כך גם לגבי קירור: נדרשת אנרגיה וזמן כדי להסיר חום מנוזלים מימיים כמו מיץ פירות או מזון.זו הסיבה שהקפאה או קירור מזון נמשכת כל כך הרבה זמן.זה לא שהמקרר או המקפיא שלך לא יעילים: זה פשוט שאתה צריך להוסיף או להסיר כמויות גדולות של אנרגיה כדי לגרום לדברים מימיים לשנות את הטמפרטורה שלהם ביותר מכמה מעלות.

בואו ננסה לשים כמה נתונים גסים לכל זה.כמות האנרגיה הדרושה כדי לשנות את טמפרטורת המים נקראת קיבולת החום הספציפית שלה, והיא 4200 ג'אול לק"ג למעלה צלזיוס.זה אומר שאתה צריך להשתמש ב-4200 ג'אול של אנרגיה כדי לחמם או לקרר קילוגרם מים במעלה אחת (או 8400 ג'אול לשני קילוגרמים).אז אם אתה רוצה להקפיא בקבוק ליטר מים (במשקל 1 ק"ג) מטמפרטורת החדר של 20°C ל-20°C דמוי מקפיא, תזדקק ל-4200 × 1 ק"ג × 40°C, או 168,000 ג'אול.אם תא ההקפאה של המקרר שלך יכול להסיר חום בהספק של 100 וואט (100 ג'אול לשנייה), זה ייקח 1680 שניות או כחצי שעה.

אתה יכול לראות שדרושה הרבה אנרגיה כדי לקרר מזון מימי.וזה, בתורו, מסביר מדוע מקררים צורכים כל כך הרבה חשמל.על פי נתוני מינהל המידע לאנרגיה בארה"ב, מקררים משתמשים בכ-7 אחוזים מכלל החשמל הביתי (בערך זהה לטלוויזיות ומכשירים נלווים, ופחות מחצי ממיזוג אוויר, שמשתמש ב-17 אחוז עצום).

תרשים: צריכת חשמל ביתית לפי שימוש סופי: מקררים משתמשים ב-7 אחוזים מהחשמל הביתי - הרבה פחות ממזגנים או מערכות חימום.מקררים ביתיים ראשיים משתמשים בכ-77 אחוז מסך החשמל לקירור, מקררים שניים משתמשים ב-18 אחוז נוספים, ויחידות נוספות אחראיות על השאר.מָקוֹר:מינהל המידע האמריקאי לאנרגיה,