Ironiquement, les réfrigérateurs gardent les choses froides en raison de la nature de la chaleur. La deuxième loi de la thermodynamique stipule essentiellement que si un objet froid est placé à côté d’un objet chaud, l’objet froid deviendra plus chaud et l’objet chaud deviendra plus froid. Un réfrigérateur ne refroidit pas les articles en abaissant leur température d’origine ; au lieu de cela, un gaz en évaporation appelé réfrigérant évacue la chaleur, laissant la zone environnante beaucoup plus froide. Les réfrigérateurs et les climatiseurs fonctionnent tous deux sur le principe du refroidissement par évaporation.
Un réfrigérateur se compose de deux compartiments de stockage – un pour les articles congelés et l’autre pour les articles nécessitant une réfrigération mais pas de congélation. Ces compartiments sont entourés d’une série de tuyaux d’échange de chaleur. Près du bas du réfrigérateur se trouve un appareil en métal lourd appelé compresseur. Le compresseur est alimenté par un moteur électrique. D’autres tuyaux d’échange de chaleur sont enroulés derrière le réfrigérateur. L’ensemble du système est parcouru par de l’ammoniac pur, qui s’évapore à -27 degrés Fahrenheit (-32 Celsius). Ce système est fermé, ce qui signifie que rien n’est perdu ou ajouté pendant son fonctionnement. L’ammoniac liquide étant un produit chimique puissant, un réfrigérateur qui fuit doit être réparé ou remplacé immédiatement.
Le processus de réfrigération commence avec le compresseur. Le gaz ammoniac est comprimé jusqu’à ce qu’il devienne très chaud à cause de l’augmentation de la pression. Ce gaz chauffé circule à travers les serpentins derrière le réfrigérateur, ce qui permet à l’excès de chaleur d’être libéré dans l’air ambiant. C’est pourquoi les utilisateurs sentent parfois de l’air chaud circuler autour du réfrigérateur. Finalement, l’ammoniac se refroidit au point de devenir liquide. Cette forme liquide d’ammoniac est ensuite forcée à travers un dispositif appelé détendeur. Essentiellement, le détendeur a une ouverture si petite que l’ammoniac liquide est transformé en un brouillard très froid et rapide, s’évaporant au fur et à mesure qu’il traverse les serpentins du congélateur. Étant donné que cette évaporation se produit à -27 degrés F (-32 degrés Celsius), l’ammoniac tire la chaleur de la zone environnante. C’est la deuxième loi de la thermodynamique en vigueur. Les matériaux froids, tels que le gaz ammoniac qui s’évapore, ont tendance à absorber la chaleur des matériaux plus chauds, tels que l’eau dans le bac à glaçons.
Au fur et à mesure que le gaz ammoniac qui s’évapore absorbe plus de chaleur, sa température augmente. Les serpentins entourant le compartiment inférieur du réfrigérateur ne sont pas aussi compacts. L’ammoniac froid tire toujours la chaleur des objets plus chauds dans le réfrigérateur, mais pas autant que la section congélateur. L’ammoniac gazeux est aspiré dans le compresseur, où tout le cycle de pressurisation, de refroidissement et d’évaporation recommence.
Nous espérons que vous n’oublierez pas tout cela la prochaine fois que vous dégusterez un verre de limonade bien frais.