Ironia della sorte, i frigoriferi mantengono le cose fredde a causa della natura del calore. La seconda legge della termodinamica afferma essenzialmente che se un oggetto freddo viene posizionato accanto a un oggetto caldo, l’oggetto freddo diventerà più caldo e l’oggetto caldo diventerà più freddo. Un frigorifero non raffredda gli oggetti abbassandone la temperatura originale; invece, un gas in evaporazione chiamato refrigerante sottrae calore, lasciando l’area circostante molto più fredda. Sia i frigoriferi che i condizionatori d’aria funzionano secondo il principio del raffreddamento per evaporazione.
Un frigorifero è composto da due vani di conservazione: uno per i prodotti congelati e l’altro per gli articoli che richiedono refrigerazione ma non il congelamento. Questi scomparti sono circondati da una serie di tubi scambiatori di calore. Vicino alla parte inferiore dell’unità frigorifero c’è un dispositivo di metallo pesante chiamato compressore. Il compressore è alimentato da un motore elettrico. Altri tubi di scambio termico sono avvolti dietro il frigorifero. L’intero sistema è attraversato da ammoniaca pura, che evapora a -27 gradi Fahrenheit (-32 gradi Celsius). Questo sistema è chiuso, il che significa che nulla viene perso o aggiunto mentre è in funzione. Poiché l’ammoniaca liquida è una sostanza chimica potente, un frigorifero che perde dovrebbe essere riparato o sostituito immediatamente.
Il processo di refrigerazione inizia con il compressore. Il gas di ammoniaca viene compresso fino a quando non diventa molto caldo a causa dell’aumento della pressione. Questo gas riscaldato scorre attraverso le serpentine dietro il frigorifero, che consentono di rilasciare il calore in eccesso nell’aria circostante. Questo è il motivo per cui gli utenti a volte sentono che l’aria calda circola intorno al frigorifero. Alla fine l’ammoniaca si raffredda fino al punto in cui diventa un liquido. Questa forma liquida di ammoniaca viene quindi forzata attraverso un dispositivo chiamato valvola di espansione. In sostanza, la valvola di espansione ha un’apertura così piccola che l’ammoniaca liquida viene trasformata in una nebbia molto fredda e in rapido movimento, evaporando mentre attraversa le serpentine del congelatore. Poiché questa evaporazione avviene a -27 gradi F (-32 gradi Celsius), l’ammoniaca assorbe calore dall’area circostante. Questa è la Seconda Legge della Termodinamica in vigore. Il materiale freddo, come il gas di ammoniaca in evaporazione, tende a prendere calore dai materiali più caldi, come l’acqua nella vaschetta dei cubetti di ghiaccio.
Man mano che il gas di ammoniaca in evaporazione assorbe più calore, la sua temperatura aumenta. Le bobine che circondano il vano frigorifero inferiore non sono così compatte. L’ammoniaca fresca assorbe ancora calore dagli oggetti più caldi nel frigorifero, ma non tanto quanto la sezione del congelatore. Il gas di ammoniaca viene richiamato nel compressore, dove ricomincia l’intero ciclo di pressurizzazione, raffreddamento ed evaporazione.
Speriamo che non dimentichi tutto questo la prossima volta che ti godi un bicchiere di limonata fredda.