Eins og allt annað í alheiminum okkar þurfa ísskápar að hlýða grundvallarlögmáli eðlisfræðinnar sem kallast varðveisla orku.Kjarninn er sá að þú getur ekki búið til orku úr engu eða látið orku hverfa út í loftið: þú getur alltaf breytt orku í annað form.Þetta hefur mjög mikilvæg áhrif á ísskápsnotendur.
Í fyrsta lagi slítur það goðsögnina um að þú getir kælt eldhúsið þitt með því að skilja ísskápshurðina eftir opna.Ekki satt!Eins og við höfum nýlega séð virkar kæliskápur þannig að hann „sogir“ varma úr kæliskápnum með kælivökva og dælir síðan vökvanum út fyrir skápinn þar sem hann losar varma sinn.Þannig að ef þú fjarlægir ákveðið magn af hita innan úr ísskápnum þínum, fræðilega séð, birtist nákvæmlega sama magn aftur og hiti í kringum bakið (í reynd færðu aðeins meiri hita frá sér vegna þess að mótorinn er ekki fullkomlega skilvirkur og hann gefur líka frá sér hita).Skildu hurðina eftir opna og þú ert einfaldlega að flytja hitaorku frá einum hluta eldhússins til annars.
Lögmálið um varðveislu orku útskýrir líka hvers vegna það tekur svo langan tíma að kæla eða frysta matvæli í kæli eða frysti.Matur inniheldur mikið af vatni sem er búið til úr mjög léttum sameindum (vetni og súrefni eru tvö af léttustu atómunum).Jafnvel lítið magn af vökva (eða matvælum) sem byggir á vatni inniheldur arisastórtfjöldi sameinda sem hver um sig tekur orku til að hitna eða kólna.Þess vegna tekur það nokkrar mínútur að sjóða jafnvel einn eða tvo bolla af vatni: það eru miklu fleiri sameindir til að hita en ef þú værir að reyna að sjóða eitthvað eins og bolla af bráðnu járni eða blýmálmi.Sama á við um kælingu: það tekur orku og tíma að fjarlægja hita úr vökva eins og ávaxtasafa eða mat.Þess vegna tekur það svo langan tíma að frysta eða kæla mat.Það er ekki það að ísskápurinn þinn eða frystirinn sé óhagkvæmur: það er einfaldlega að þú þarft að bæta við eða fjarlægja mikið magn af orku til að láta vatnsmikla hluti breyta hitastigi um meira en nokkrar gráður.
Við skulum reyna að setja nokkrar grófar tölur yfir þetta allt.Sú orka sem þarf til að breyta hitastigi vatns kallast sérvarmageta þess og er hún 4200 júl á hvert kíló á gráðu á celsíus.Það þýðir að þú þarft að nota 4200 joule af orku til að hita eða kæla kíló af vatni um eina gráðu (eða 8400 joule fyrir tvö kíló).Þannig að ef þú vilt frysta lítra flösku af vatni (sem vegur 1 kg) úr stofuhita upp á 20°C í frystilíkan −20°C, þá þarftu 4200 × 1kg × 40°C, eða 168.000 joule.Ef frystihólfið í ísskápnum þínum getur fjarlægt hita með 100 vöttum (100 joule á sekúndu) afli, mun það taka 1680 sekúndur eða um hálftíma.
Þú getur séð að mikil orka þarf til að kæla vatnskenndan mat.Og það útskýrir aftur hvers vegna ísskápar nota svo mikið rafmagn.Samkvæmt bandarísku orkuupplýsingastofnuninni nota ísskápar um 7 prósent af öllu rafmagni innanlands (um það bil það sama og sjónvörp og tengd tæki, og minna en helmingi meira en loftkæling, sem notar heil 17 prósent).
Mynd: Rafmagnsnotkun heimilis eftir endanotkun: Ísskápar nota 7 prósent af raforku innanlands — mun minna en loftræstitæki eða hitakerfi.Helstu ísskápar fyrir heimili nota um 77 prósent af heildar kæliorku, önnur ísskápar nota önnur 18 prósent og fleiri einingar eru afgangurinn.Heimild:Orkuupplýsingastofnun Bandaríkjanna,
Pósttími: Nóv-02-2022