Tủ lạnh là một trong những “phép lạ” của thời đại tân tiến, đã hoàn toàn thay đổi cuộc sống chúng ta. Ngày trước, phương cách duy nhất để dành thịt là đem ướp muối hoặc phơi khô, còn những thứ uống lạnh có đá trong mùa hè là cả một món xa xỉ, chỉ dành cho người giàu có.
Tuy thế, nguyên tắc căn bản của tủ lạnh lại rất giản dị: Nó dùng sự bốc hơi của một chất lỏng để hút nhiệt.
1. Mục đích làm lạnh
Nhiệt độ lạnh giữ thực phẩm tươi lâu hơn. Tủ lạnh làm chậm lại hoạt động của vi khuẩn chứa trong mọi loại thực phẩm, để cho vi khuẩn mất nhiều thời gian hơn mới làm hư được. Chẳng hạn nếu để một ly sữa trên bàn, vi khuẩn có thể làm hư sữa trong 2 hoặc 3 giờ, nhưng nếu để trong tủ lạnh, có thể giữ được từ một đến hai tuần, vì hơi lạnh làm giảm hoạt động của vi khuẩn. Còn nếu làm cho sữa đông đặc lại trong freezer, sữa có thể để lâu tới vài tháng.
Ngày nay, làm lạnh và làm đông đá là hai cách thông thường nhất để giữ thực phẩm lâu hư.
2. Cấu tạo của tủ lạnh
Khi rảy nước lên da, bạn cảm thấy vùng da đó mát, vì khi bốc hơi, nước hút nhiệt trên mặt da, tạo ra cảm giác mát. Thoa alcohol lên da bạn còn cảm thấy mát hơn nữa, vì nó bốc hơi ở nhiệt độ thấp.
Một chất lỏng đặc biệt (gọi là refrigerant – hợp chất làm lạnh) hoạt động trong tủ lạnh giống như alcohol trên da bạn. Trong tủ lạnh, chất lỏng này luân chuyển trong những ống ngoằn ngoèo, và khi có dòng điện, nó biến đổi thành chất hơi và ngược lại.
Chiếc tủ lạnh có 5 bộ phận căn bản:
. Máy nén (compressor)
. Ống trao đổi nhiệt ngoài – là cuộn dây hình ngoằn ngoèo bên ngoài tủ lạnh
. Valve dãn nở (expansion valve)
. Ống trao đổi nhiệt trong – là cuộn dây hình ngoằn ngoèo bên trong tủ lạnh
. Chất làm lạnh (refrigerant): là chất lỏng bốc hơi bên trong tủ để tạo nhiệt độ lạnh. Nhiều cơ sở kỹ nghệ dùng ammonia để làm lạnh. Ammonia nguyên chất bốc hơi ở nhiệt độ -27 độ F (-32 độ C).
3. Hoạt động của tủ lạnh:
– Máy nén ép chất hơi ammonia, nâng cao áp suất và nhiệt độ lên.
– Cuộn dây phía sau tủ lạnh để cho hơi ammonia nóng tỏa nhiệt ra, và đậm đặc lại thành ammonia lỏng ở áp suất cao.
– Ammonia lỏng có áp suất cao chảy qua valve dãn nở. Hãy tưởng tượng valve này như một lỗ nhỏ, một phía là ammonia lỏng áp suất cao, phía bên kia là vùng áp suất thấp (vì máy nén hút hơi ra phía đó).
– Ammonia lỏng lập tức sôi và bốc hơi, nhiệt độ hạ xuống còn -27 độ F, làm cho bên trong tủ giữ được độ lạnh.
– Hơi ammonia lạnh được máy nén hút ra, và chu kỳ lại tái diễn, giữ cho tủ có nhiệt độ lạnh ổn định.
Hơi ammonia nguyên chất là chất rất độc đối với con người, một khi tủ lạnh bị xì hơi sẽ gây nguy hiểm. Vì thế tủ lạnh gia dụng trong nhà không dùng ammonia nguyên chất mà dùng CFCs (chlorofluorocarbons) được công ty Du Pont chế ra vào thập niên 1930 để thay thế ammonia. CFC-12 (dichlorodifluoromethane) có cùng điểm sôi như ammonia, nhưng không độc và dùng an toàn trong nhà. Tuy nhiên, nhiều tủ lạnh dùng trong kỹ nghệ vẫn sử dụng ammonia.
Vào thập niên 1970, người ta khám phá thấy CFCs có hại cho tầng ozone trong khí quyển, vì thế kể từ thập niên 1990, tất cả các tủ lạnh và máy lạnh đã dùng chất làm lạnh ít hại cho tầng ozone hơn, chẳng hạn như HFC-134a, còn gọi là tetrafluoroethane.
