Бывают ситуации, когда нужно как можно быстрее охладить какой-либо напиток, например, бутылку с водой. Многие пользуются при этом ускоренным способом: оборачивают бутылку мокрой тканью и кладут в морозильник. Метод действительно работает. Разберемся, в чем секрет его эффективности.
Принцип работы морозильника
Прежде чем выяснять, почему же бутылка, завернутая во влажную ткань, охлаждается быстрее, стоит понять принцип работы морозильной камеры. Прибор действует так же, как и холодильник – разница состоит только в температурном режиме.
В основе его работы содержатся принципы термодинамики. Основные функциональные элементы морозилки:
- компрессор – обеспечивает движение веществ в конструкции прибора и работает по принципу насоса;
- хладагент – главный переносчик тепла;
- конденсатор – превращает газообразное вещество в жидкое;
- испаритель – превращает жидкое вещество в газообразное.
Наверняка для многих окажется неожиданным тот факт, что в морозильной камере холодный воздух не генерируется и не поступает извне – низкая температура создается за счет отвода тепла наружу. Работают морозилки и холодильники циклично.
Цикл начинается с запуска компрессора, который отправляет хладагент в испаритель по трубкам. В качестве хладагента чаще всего выступает фреон. Он кипит (плавится) при низкой температуре и легко забирает тепло, что и является прямой целью.
Хладагент закипает, испаряется, охлаждает стенки испарителя. Затем пары продвигаются дальше – в конденсатор, а испаритель заполняется новыми порциями жидкого хладагента. Причем конденсатор всегда теплый, потому что пары нагреваются вследствие сжатия. Проходя по трубопроводу, хладагент остывает и превращается в жидкость.
Такой цикл продолжается до тех пор, пока датчик температуры не подаст сигнал о том, что достигнуто нужное значение. Компрессор временно останавливается до начала следующего цикла. Большое значение имеет также разница давлений. Это не дает хладагенту кипеть прямо в трубках.
Охлаждение при испарении
Это физическое явление, которое как раз и используется в различных приборах. Существует понятия скрытой теплоты, свойственной процессам плавления, образования пара – то есть фазовым переходам вещества. При этом оно меняет свое состояние и поглощает либо высвобождает теплоту.
Чтобы перейти в парообразное состояние, жидкости необходима энергия. Она берется из окружающей среды. Когда жидкость испаряется в воздух, происходит охлаждение соседних объектов. Чем выше разница температур жидкости и воздуха, тем активнее происходит испарение и охлаждение.
Этот эффект применим и к бутылке, обернутой мокрой тканью и находящейся в морозилке. Если положить туда обычную сухую бутылку, то длительность охлаждения будет зависеть только от ее размера и разницы температур.
Влажная ткань становится дополнительным источником отдачи тепла. Самые быстрые молекулы воды во время испарения отрываются и уносят тепловую энергию в окружающую среду. Увеличивается и площадь теплоотдачи, поскольку между нитями ткани содержится влага, а сам материал имеет многочисленные неровности. Способ хоть и эффективный, однако время охлаждения сокращается лишь на 10-20%.
Секрет более быстрого охлаждения заключается в испарении воды. Это доказанное физическое явление, во время которого жидкость, которая переходит в парообразное состояние, забирает тепловую энергию из окружающей среды. Мокрая ткань на бутылке, хоть и ускоряет охлаждение, но не столь существенно.
