Ironischerweise halten Kühlschränke die Dinge aufgrund der Natur der Hitze kalt. Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt im Wesentlichen, dass, wenn ein kalter Gegenstand neben einem heißen Gegenstand platziert wird, der kalte Gegenstand wärmer und der heiße Gegenstand kühler wird. Ein Kühlschrank kühlt Gegenstände nicht, indem er ihre ursprüngliche Temperatur senkt; Stattdessen zieht ein verdampfendes Gas, das als Kältemittel bezeichnet wird, Wärme ab und lässt die Umgebung viel kälter. Kühlschränke und Klimaanlagen arbeiten beide nach dem Prinzip der Kühlung durch Verdunstung.
Ein Kühlschrank besteht aus zwei Staufächern – eines für gefrorene Artikel und das andere für Artikel, die gekühlt, aber nicht eingefroren werden müssen. Diese Fächer sind von einer Reihe von Wärmetauscherrohren umgeben. In der Nähe des Bodens des Kühlschranks befindet sich ein schweres Metallgerät, das als Kompressor bezeichnet wird. Der Kompressor wird von einem Elektromotor angetrieben. Hinter dem Kühlschrank sind weitere Wärmetauscherrohre aufgewickelt. Durch das gesamte System fließt reines Ammoniak, das bei -27 Grad Fahrenheit (-32 Grad Celsius) verdampft. Dieses System ist geschlossen, was bedeutet, dass während des Betriebs nichts verloren geht oder hinzugefügt wird. Da flüssiges Ammoniak eine starke Chemikalie ist, sollte ein undichter Kühlschrank sofort repariert oder ersetzt werden.
Der Kühlprozess beginnt mit dem Kompressor. Ammoniakgas wird komprimiert, bis es durch den erhöhten Druck sehr heiß wird. Dieses erhitzte Gas strömt durch die Kühlschlangen hinter dem Kühlschrank, wodurch überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Aus diesem Grund spüren Benutzer manchmal, wie warme Luft um den Kühlschrank zirkuliert. Schließlich kühlt das Ammoniak bis zu einem Punkt ab, an dem es flüssig wird. Diese flüssige Form von Ammoniak wird dann durch ein als Expansionsventil bezeichnetes Gerät gepresst. Im Wesentlichen hat das Expansionsventil eine so kleine Öffnung, dass das flüssige Ammoniak in einen sehr kalten, sich schnell bewegenden Nebel umgewandelt wird, der auf dem Weg durch die Spulen im Gefrierschrank verdampft. Da diese Verdampfung bei -27 Grad F (-32 Grad Celsius) stattfindet, zieht das Ammoniak Wärme aus der Umgebung. Dies ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Kaltes Material, wie das verdampfende Ammoniakgas, neigt dazu, Wärme von wärmeren Materialien wie dem Wasser in der Eiswürfelschale aufzunehmen.
Da das verdampfende Ammoniakgas mehr Wärme aufnimmt, steigt seine Temperatur. Spulen, die das untere Kühlfach umgeben, sind nicht so kompakt. Das kühle Ammoniak entzieht den wärmeren Gegenständen im Kühlschrank immer noch Wärme, aber nicht so viel wie der Gefrierbereich. Das Ammoniakgas wird in den Kompressor zurückgezogen, wo der gesamte Zyklus von Druckaufbau, Kühlung und Verdampfung von neuem beginnt.
Wir hoffen, Sie vergessen das alles nicht, wenn Sie das nächste Mal ein kaltes Glas Limonade genießen.