إذا قمت ببحث سريع على الإنترنت، فسوف ترى العديد من المواقع، معظمها أجنبية، تتحدث عن كيفية استخدام الإسكيمو للثلاجات لحفظ الطعام من التجمد. وبالطبع لا يوجد مصدر أو تفسير علمي لهذه الظاهرة، فقط معلومات عامة تتوقع تصديقها لأنك تراها في الموقع. إذن ما رأيك؟ هل سيتجمد الطعام أو الماء أم لا؟ للإجابة على هذا السؤال، علينا أن نعرف بعبارات بسيطة كيف تعمل الثلاجة.
يتكون جهاز التبريد من 5 مكونات أساسية وبعض الحقائق العلمية:
الصندوق: هو صندوق يوضع فيه الطعام، ومصنوع من مواد عازلة.
الضاغط: وظيفته ضغط الغاز لتسهيل تحوله إلى سائل.
صمام التمدد: يعمل تقريباً عكس الضاغط، حيث يعمل على تغيير تدفق السائل لتقليل الضغط وتسهيل تحويله إلى غاز.
علبة الغاز: عادة ما تكون مملوءة بغاز الأمونيا بسبب درجة غليانها المنخفضة البالغة -30 درجة.
المبادل الحراري: وظيفته تسهيل انتقال الحرارة بين السائل أو الغاز والبيئة. يتم وضع مبادل حراري داخل الثلاجة لإزالة الحرارة، ويتم وضع مبادل حراري خارجها لتسهيل تبريد السائل. عادة ما يكون المبدد الحراري على شكل حلزوني لزيادة مساحة سطح التبادل.
حقائق علمية:
عندما يتحول السائل إلى غاز، يمتص السائل الحرارة من البيئة المحيطة. والعكس هو الصحيح؛ عندما يتحول الغاز إلى سائل، يطلق السائل حرارة. يؤدي الضغط المنخفض إلى انخفاض درجة غليان السائل والعكس يؤدي إلى زيادة الضغط.
الآن يمكننا أن نتحدث عن كيفية عمل الثلاجة:
يقوم الضاغط بضغط الغاز الذي يتعرض لتغير خارجي، فيفقد الحرارة ويتحول إلى سائل. الآن يدخل السائل إلى صمام التمدد ويتم التحكم في تدفق السائل وتقليل ضغطه. يتبخر السائل عند درجة حرارة الثلاجة. ويتطلب هذا التحويل حرارة، فيقوم السائل بسحب الحرارة باستخدام المبادل الموجود داخل الثلاجة، ثم يدخل الغاز إلى الضاغط وتتكرر العملية.
وكما ذكرنا، يمكن استخدام نفس النظام كوحدة تبريد ووحدة تسخين، اعتمادًا على موقع المبادلات الحرارية. لكن جميع الثلاجات تضع بشكل منطقي مبادلات حرارية تشع الحرارة خارج صندوق العزل وتسحب الحرارة إليه. ولذلك فإن الثلاجة، على عكس مكيف الهواء، هي جهاز (تبريد) أحادي الاتجاه.
إذن الجواب على السؤال؟
نعم، سوف يتجمد الطعام والماء لأن نظام التشغيل لا يشع أي حرارة داخل الثلاجة. ونظرًا لوجود مستشعر درجة الحرارة في الصندوق، ستتوقف الثلاجة عن العمل وتتحول تلقائيًا إلى صندوق باهظ الثمن وعديم الفائدة. قد يتأخر تجميد الطعام والماء بسبب المواد العازلة التي يتكون منها الصندوق، ولكن عاجلاً أم آجلاً سوف تتسرب كل الحرارة الموجودة داخل الثلاجة لأنها ليست مادة عازلة بنسبة 100%.
ماذا يحدث إذا تم تعطيل المستشعر؟
في هذه الحالة ستعمل الثلاجة بشكل مستمر على سحب الحرارة من الثلاجة إلى الخارج حتى تصل إلى نقطة أقل من تبخر الغاز وتتوقف عن العمل.
ماذا لو قلبنا النظام رأساً على عقب؟
إذا قمنا بعكس النظام ووضع المبادل الحراري المشع داخل الصندوق، فسيتغير الاسم ببساطة من الثلاجة إلى المدفأة. لن يكون الاسم “براد” صالحًا للنظام.