Когда придумали холодильник: Кто изобрел холодильник? | Клининговая компания Stefandcom
Ученые придумали холодильник, где вместо фреона — резинки для волос. Он не загрязняет окружающую среду и (возможно) будет самым эффективным — Meduza
Andrey_Popov / Shutterstock.com
Ученые из США, Бразилии и Китая представили прототип холодильника, который работает по принципиально иному механизму, чем традиционные бытовые приборы. Вместо компрессора и фреонов в нем используются скручивающиеся и раскручивающиеся эластичные спирали — они могут быть выполнены из металлов, полиэтилена или даже обычной бытовой резины. Пока «резиновый холодильник» представляет собой лишь любопытный лабораторный эксперимент, однако теоретическая эффективность таких приборов существенно превышает КПД существующих машин. Статья ученых опубликована в журнале Science.
Согласно существующим оценкам, сегодня холодильники, кондиционеры и прочая тепловая техника суммарно потребляют (.pdf) от 25% до 30% всей вырабатывающейся в мире электроэнергии. Любое, даже очень незначительное изменение в эффективности таких машин имеет, очевидно, важное значение для экономики — как напрямую, через снижение затрат на электричество, так и опосредованно, через борьбу с выбросами парниковых газов.
При этом почти все холодильники в мире работают на одном принципе, реализация которого существенно не менялась с начала XX века, — это сжатие и расширение специального хладагента. Соответственно, КПД таких машин уже давно не удавалось существенно увеличить — не говоря уже о том, что использующиеся в них хладагенты могут приводить к разрушению озонового слоя или обладать сильной парниковой активностью.
Для лучших современных холодильников показатель эффективности не превышает 60% от теоретического максимума. В то же время у холодильников нового типа — тех, над которыми работали авторы статьи в Science, — КПД может достигать, по оценкам ученых, 84% от теоретического предела. Это, конечно, не значит, что такое высокое значение будет достигнуто в реальности, но у новых установок есть потенциал для совершенствования, который у обычных холодильников, по-видимому, уже давно исчерпан.
Согласно второму началу термодинамики, холодный объект нельзя дополнительно остудить за счет нагрева и без того более горячего соседа, не затратив при этом дополнительной энергии.
Но вот если какую-то энергию все-таки потратить (иначе говоря, «совершить работу»), то передача тепла от холодного тела горячему становится вполне возможной. Простейший способ — совершить механическую работу, например сжать газ. Именно за счет этого работает большинство современных холодильников. Чередуя в правильной последовательности сжатие (и конденсацию) газа-хладагента с его расширением (и испарением), можно весьма успешно передавать тепло от внутренности охлажденной камеры холодильника более теплому воздуху снаружи.
С современными холодильными устройствами вроде бы все в порядке: они довольно эффективно охлаждают большие объемы газа, — но все-таки несколько заметных недостатков у них есть. Во-первых, большинство наиболее эффективных хладагентов совсем не безвредны для окружающей среды. Во-вторых, охлаждать бывает нужно не только большие объемы газа, но и, например, перегревающиеся микроустройства, а возможность миниатюризации холодильников, работающих на сжатии пара, ограничена.
В-третьих, создание компрессоров для пара еще и не всегда дешево обходится.
Вообще говоря, уже сегодня классическая система с хладагентом имеет несколько возможных альтернатив. Вместо сжатия газа физики уже предлагали, например, делать твердотельные холодильники, работающие за счет переключения электрического или магнитного поля. Если подобрать нужный материал, то переключение поля может вызвать изменение внутренней структуры, из-за которого материал станет поглощать тепло из окружающей среды. В последние годы холодильники, которые работают по такому принципу, становятся все лучше, но пока ни один из них не обладает достаточной эффективностью для создания реальных устройств.
То же самое можно сказать и еще об одном способе поглощать тепло из окружающей среды, который впервые обнаружили в начале XIX века. В 1805 году естествоиспытатель Джон Гоу выяснил, что если резиновую нить растягивать, то она будет ожидаемо нагреваться. Но если затем растянутый кусок резины отпустить и дать ему вернуться в изначальное состояние, то его температура может заметно понизиться (а не повыситься, как можно было бы ожидать из-за трения).
Обнаруженный Гоу эффект легко испытать самостоятельно — можно, например, взять каучуковую резинку, растянуть ее, затем сжать и приложить к губам.
Такой же эффект характерен и для других материалов, но ни для одного из них он не проявляется настолько сильно, чтобы можно было сделать на основе этого реальное холодильное устройство — хотя некоторые из физиков-любителей такими проектами и занимались.
Деревянная модель холодильника на резинках, созданная инженером-энтузиастом Беном Красновым, не использовала эффект скручивания и была не слишком эффективна — зато весьма эффектна.
Applied Science
Через 200 лет после описания эффекта физики из Китая, США и Бразилии под руководством Рэя Боумана (Ray H. Boughman) из Университета Техаса в Далласе нашли довольно простой и изящный способ заметно повысить эффективность охлаждения и создать на основе этого эффекта прототип холодильника.
Идея, которая позволила это осуществить, заключалась в том, чтобы не только растягивать эластичные нити, но еще и скручивать их.
Скручивание любого волокна вдоль своей оси происходит в несколько этапов: сначала, при небольшом угле поворота, волокно сохраняет внешнюю цилиндрическую форму, но структура материала «скручивается» и возникает механическое напряжение. Если продолжать скручивать, то в определенный момент изменится и внешняя форма: сначала возникнет одна петля, потом вторая и постепенно с увеличением количества витков нить приобретает форму пружины. Если продолжать скручивать и после того, как вся нить полностью превратилась в спираль, то уже спиралеобразное волокно само начинает сворачиваться в сверхспираль, образуя витки большого диаметра. Такое поведение характерно для скручивания нитей любой толщины и любой природы — и полимерных, и металлических, — отличаться будет количество витков, которое умещается в одном сантиметре нити, и момент, когда нить начнет рваться.
Все это многостадийное скручивание сопровождается удлинением нити, а в некоторых случаях принципиальным образом изменяет и структуру материала.
Поэтому при обратном раскручивании возможен эффект понижения температуры, аналогичный тому, который возникает при сжатии растянутой резинки.
Чтобы сделать необычный холодильник, который работает на «резиновом эффекте», физики опробовали нити из нескольких материалов. Во-первых, ученые изучили нить из природного каучука, потом перешли к полиэтиленовой и нейлоновой лескам, а затем рассмотрели и вовсе не полимерный материал, а проволоку из сплава никеля с титаном, который известен благодаря эффекту памяти формы — все толщиной от 0,4 до 2 миллиметров.
Каждую из этих нитей растягивали (какие-то на 20–30%, а, например, резину — в шесть раз), а затем начинали скручивать и раскручивать обратно со скоростью до 50 оборотов в минуту. При этом постоянно следили за температурой. Выяснилось, что температура на поверхности нити при раскручивании может упасть сразу на 20 градусов, а КПД такого «холодильника» достигает 67% от максимально возможного КПД цикла Карно. Как уже говорилось выше, у современных компрессорных холодильников КПД тоже довольно высокий, но не больше 60 процентов.
Интересно, что если в каучуке (так же, как и в сжатии растянутой резинки) эффект охлаждения достигается из-за релаксации более упорядоченного растянутого состояния, то в нейлоне, полиэтилене и металлическом сплаве эффект имеет другую природу. Все эти материалы имеют четкую кристаллическую структуру, и их упругость определяется не энтропийным вкладом, как у резины, а межатомными взаимодействиями в кристалле. Казалось бы, для таких материалов охлаждения при снятии нагрузки во время раскручивания происходить не должно. Однако оно происходит — и связано с тем, что скручивание нитей из этих материалов приводит к фазовому переходу: без изменения состава происходит перестройка расположения атомов и меняется геометрия кристалла. Раскручивание нити приводит к обратному переходу, а разница энергий этих двух состояний и объясняет падение температуры.
Убедившись, что эффект действительно заметный, ученые собрали на основе охлаждающего элемента из никельтитановой проволоки рабочий прототип холодильника для проточной воды.
Проволоку поместили в центр трубки с водой и вращали ее вокруг своей оси. За один цикл охлаждения средняя температура поверхности проволоки упала более чем на 18 градусов, а температура потока воды вокруг нее — почти на 8 градусов.
Каучуковая резинка до (вверху) и после (внизу) сжатия — видно, что ее температура существенно падает.
Wang et al.
Пока ученые провели эксперимент с единственным циклом охлаждения, но дополнительно показали, что механических повреждений в охлаждающей проволоке нет даже после тысячи последовательных циклов скручивания-раскручивания. Впрочем, для создания полноценного охлаждающего устройства, способного к циклической работе, ученым еще предстоит преодолеть множество технологических трудностей. Статья в Science — это только первый шаг к созданию холодильников нового типа.
В дополнение к основной части работы ученым удалось реализовать еще один интересный подход к охлаждению, основанный на том же скручивании и раскручивании нитей, но заточенный не на эффективность, а на максимальную миниатюризацию будущих холодильников.
Для объяснения этого подхода важно разъединить понятия спирали и сверхспирали. Так, для плотно скрученного полимерного волокна можно представить такую ситуацию, когда сверхспираль не очередная стадия скручивания, а независимая структура. Возможно создать такую структуру, в которой сама спиральная нить скручена в одном направлении (скажем, по часовой стрелке), а сверхспираль из нее — в другую (то есть против часовой стрелки).
В таком случае возникает интересный эффект: из-за противоположной закрученности спиралей растяжение не дополнительно заворачивает спираль, а, наоборот, раскручивает ее. Поэтому небольшой нагрев за счет растяжения нити с запасом перекрывается охлаждением из-за раскручивания.
Эффект получается не таким значительным, как при раскручивании сверхспиралей из никельтитановых проволок — всего несколько десятых градусов, — но все равно довольно заметным. С точки зрения миниатюризации будущего холодильного устройства такой подход может оказаться в определенных случаях даже более удобным.
«Медуза»
Кто изобрел холодильник?. Кто есть кто в мире открытий и изобретений
Кто изобрел холодильник?. Кто есть кто в мире открытий и изобретенийВикиЧтение
Кто есть кто в мире открытий и изобретений
Ситников Виталий Павлович
Содержание
Кто изобрел холодильник?
Замораживание – это процесс создания холода и сохранение вещей в холоде. Оно достигается путем полного извлечения тепла из предметов, поэтому замораживание – это процесс удаления тепла.
В древние времена, конечно, пользовались снегом и льдом для этой цели. Это был естественный путь. Так охлаждались вина. Но даже и в древние времена был известен другой способ создания холода.
Это был процесс растворения определенных солей в воде. Такие материалы, как соли селитры и нитрат аммония, охлаждают воду, в которой растворяются. Таким образом, понижается температура воды.
Таким образом, первичными методами охлаждения были естественные, такие, как лед и вода и растворенные в воде соли. Но существует еще один способ замораживания, он называется испарением, превращением жидкости в пар. Когда небольшое количество воды или спирта попадает на руку, ощущается холодок: жидкость испаряется, забирая при этом часть тепла.
Этот принцип испарения применяется в современных холодильниках. В 1823 году Майкл Фарадей открыл, как пары аммиака превращаются в жидкость путем увеличения давления и сжатия, а затем извлечения тепла. Когда давление увеличивается и жидкость снова испаряется, это требует затрат тепла, и вырабатывается холод.
Как это открытие сделало возможным изобретение холодильника? Все очень просто: пар превращается в жидкость – отдавая тепло, затем мы можем снова превратить ее в пар – забирая тепло.
Первые холодильные камеры, созданные на этом принципе, были построены швейцарским изобретателем Карлом Линдом в 1874 году для охлаждения пива. В 1877 году Линд использовал аммиак в своем изобретении, отсюда пошла история холодильника.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Холодильник
Холодильник Холодильник не является необходимостью, но иметь его очень здорово. Во время нашей первой кругосветки он сломался почти сразу. Через несколько месяцев мы пришли в Панаму и попытались его отремонтировать. Но холодильники для лодок, сложная вещь. Техник, мужик
Хорошо изолированый холодильник
Хорошо изолированый холодильник
Холодильник на парусной лодке, самый большой растратчик электроэнергии.
Восемдесят процентов потребляемого на борту электричества идёт на то, чтобы поддерживать холод в его нутре. Принцип работы прост. Так называемый испаритель, или
Как работает холодильник?
Как работает холодильник? В 2000 году в мире было произведено более 135 млн различных холодильников.Когда говорят о холодильниках, обычно на ум приходят те, что стоят на кухне. А между тем холодильники — это большой класс приборов, применяющихся для совершенно разных
Кто изобрел асфальт?
Кто изобрел асфальт? Мы привыкли к асфальту, этому невзрачному серому материалу. Его можно увидеть повсюду – у нас под ногами, на крышах зданий, в каналах и на днище просмоленной лодки и даже на картинах великих художников: в основе красок, которыми они пользовались, лежитКто изобрел лифт?
Кто изобрел лифт?
Лифт был изобретен не каким-то одним человеком, эта идея развивалась на протяжении длительного времени.
Механизмы, действующие по принципу лифта, использовались уже много веков тому назад.Древние греки поднимали предметы, используя блоки и лебедки. Блок
72. Я не куплю этот холодильник, т. к. у конкурентов дешевле
72. Я не куплю этот холодильник, т. к. у конкурентов дешевле Намерение: Вам не понятно, чем отличается наш товар? Расскажу…Переопределение: да, наша цена отличается, и вот почему…Разделение: давайте сравним стоимость доставки, комплектацию, и Вы решите.Объединение:
Холодильник
Холодильник Холодильник – средство холодильной техники. Различаются домашние и промышленные холодильники. Используются для охлаждения и хранения продуктов не очень длительное время. Основное рабочее устройство холодильника – это холодильная машина, которая отводит
Кто изобрел холодильник?
Кто изобрел холодильник?
Замораживание — это процесс создания холода и сохранение вещей в холоде.
Это достигается путем полного извлечения тепла из предметов, поэтому замораживание — это процесс удаления тепла. В древние времена, конечно, пользовались снегом и льдом
Кто изобрел мяч?
Кто изобрел мяч? Никто не знает, кто первым начал играть в мяч, но было это еще в доисторические времена. Каждая цивилизация, от первобытных времен до наших дней, играла в игры, используя различные виды мяча. Некоторые древние народы плели мяч из тростника, другиеКто изобрел скрипку?
Кто изобрел скрипку? Скрипка известна как королева инструментов. В большом оркестре бывает более 100 музыкантов, и более 30 из них — скрипачи. Скрипка занимает такое положение благодаря красоте тона и выразительности звучания. Скрипка совершенствовалась в течение веков.
Холодильник
Холодильник
• Проверьте расстояние от холодильника до стены и других предметов, особенно тех, которые нагреваются (плита, батарея отопления).
Первый практичный холодильник был изобретен в Германии в 1873 году – Для людей, гордящихся своим немецким наследием
Заметки о немецкой культуреedsimoneit
Мы не слишком задумываемся об охлаждении и принимаем его как должное, но еще 100 лет назад люди использовали куски льда в коробках. подавлять разрушительное действие бактерий, дрожжей и плесени. На самом деле потребители, которые использовали холодильник в 1910 году, столкнулись с той же проблемой заплесневелого и вонючего холодильника, что и потребители в начале 1800-х годов… и большинство человек просто ежедневно покупали мясо и продукты и потребляли их в тот же день.
Работа Карла фон Линде начала все это менять.
В 1871 году Карл фон Линде опубликовал эссе об улучшенных методах охлаждения, а 2 года спустя в Мюнхене он построил первую практичную и портативную компрессорную холодильную машину. Его изобретение непрерывного процесса сжижения газов в больших количествах легло в основу современной технологии охлаждения.
Карл фон Линде (в центре) в возрасте 9 лет0 в 1932 году с советом директоров его компании Linde Refrigerator CompanyНовая эффективная холодильная технология Linde была впервые предложена предприятиям. Охлаждение принесло большие выгоды немецким пивоварням… первая была для пивоварни Spaten в 1873 году … а также другим компаниям, таким как скотобойни и холодильные склады. Затем его технология продавалась по всей Европе.
Линде был не только инженером и ученым, но и хорошим бизнесменом, получавшим патенты в Германии и США… В 1877 году патент на свой холодильник был получен от Имперского патентного ведомства Германии, как раз перед тем, как он основал свою компанию Lindes Eismaschinen AG.
Достижения Карла Линде привели к тому, что он был посвящен в рыцари в Баварии в 1897 году … именно тогда он стал Карлом фон Линде. А за продолжающиеся научные прорывы он получил в 1913 году Нобелевскую премию по физике . Линде также был основателем того, что сейчас известно как The Linde Group, крупнейшей в мире компании по производству промышленных газов, и положил начало созданию цепочки поставок промышленных газов как прибыльного направления бизнеса.
Несколько забавных фактов и дополнительные интересные сведения:
… В 1894 году Линде установил свой холодильник на пивоварне Guinness в Дублине, Ирландия.
… К 1920 году на рынке было около 200 различных моделей холодильников.
… Первым холодильником, получившим широкое распространение, стал холодильник General Electric «Monitor-Top» 1927 года, первый холодильник, работающий на электричестве.
… 1939 год принес первый холодильник с одной секцией для замороженных продуктов и второй для охлажденных продуктов, впервые представленный G. E.
… Массовое производство современных холодильников началось только в 1946 году, после Второй мировой войны.
… К 1955 году холодильники были в 80% американских домов.
… Компания Linde Air Products Company в США была зарегистрирована в 1907 году, перешла под контроль правительства США к Union Carbide в 1940-х годах и сформировала сегодняшнюю
https://edsimoneit.redbubble.com/
Нравится:
Нравится Загрузка…
Метки: Нобелевская премия по физике 1913 года, Карл фон Линде, первый практичный холодильник, немецкий, Praxair.
, Пивоварня Spaten, The Linde Air Products Company, The Linde GroupЭтот сайт предназначен для людей, которые гордятся своим немецким наследием. Здесь мы размещаем короткие интересные статьи, касающиеся товаров, продаваемых в нашем интернет-магазине… способ расширить краткие описания произведений искусства и товаров, продаваемых в магазине. Просмотреть все сообщения пользователя edsimoneit
Когда был изобретен холодильник? Исторический обзор изобретения этого важного устройства
Введение
Холодильник – обычный бытовой прибор, ставший неотъемлемой частью современной жизни. Но когда был изобретен холодильник? В этой статье рассматривается история холодильника, от самых первых экспериментов с хладагентами до его современных воплощений, и исследуются пионеры этой ключевой технологии.
Исторический обзор: знакомство с изобретением холодильникаИсторический обзор: знакомство с изобретением холодильника
Прежде чем мы сможем ответить на вопрос, когда был изобретен холодильник, важно понять, что такое холодильник и зачем он вообще был нужен.
Холодильник — это машина, которая охлаждает воздух до температуры ниже точки замерзания воды. Он используется для хранения продуктов и их хранения в течение более длительного периода времени, чем это было бы возможно без охлаждения.
Ранние попытки охлаждения
Концепция охлаждения восходит к древним временам. Люди на Ближнем Востоке использовали методы испарительного охлаждения еще в 1000 году до н. э. вешая мокрые коврики на окна. К 17 веку ученые разработали способы получения искусственного холода с помощью испарения и сжатия. Однако эти эксперименты были ограничены, и технология не была широко доступна.
Изобретение ящика для льда
В 19 веке было разработано более практичное решение проблемы охлаждения. «Ящик для льда», который представлял собой деревянный шкаф, изолированный опилками или пробкой, позволял людям сохранять пищу холодной, упаковывая ее в блоки льда. Хотя это было значительным улучшением по сравнению с более ранними попытками охлаждения, оно все еще было далеко от совершенства.
Блоки льда приходилось регулярно заменять, а температура внутри холодильника не всегда была постоянной.
Разработка механических холодильников
Только в конце 19 века был разработан практичный механический холодильник. В 1876 году профессор Виргинского университета Уильям Каллен продемонстрировал первый успешный эксперимент с газообразным хладагентом. Его эксперименты заложили основу для разработки первых механических холодильников, которые начали появляться в домах в конце 1800-х годов.
Революция холодильников: прослеживая историю этого важного прибора
С момента своего изобретения холодильник произвел революцию в способах хранения продуктов. В начале 20 века стали доступны первые коммерческие холодильники, а к середине 1900-х годов они были в большинстве домашних хозяйств. С тех пор технология продолжала развиваться, а новые модели становились все более эффективными и предлагали больше функций.
Кто изобрел холодильник? Исследование пионеров этой ключевой технологии
Есть несколько пионеров, сыгравших жизненно важную роль в изобретении холодильника.
Уильям Каллен был первым, кто успешно экспериментировал с газообразным хладагентом, а Джон Горри разработал первую «льдогенератор» в 1830-х годах. Однако создание современного холодильника во многом обязано немецкому изобретателю Карлу фон Линде, который разработал первый практичный механический холодильник в 1876 г.
Хронология инноваций в холодильниках: от ящика для льда до современного холодильника
На протяжении всей истории технологии, лежащие в основе холодильников, претерпели значительные изменения. Вот краткая хронология некоторых основных вех в области инноваций в области холодильников:
- До 1830: Ледяные домики и ящики со льдом используются для хранения продуктов.
- 18:30-19:00: Разработаны механические холодильники и газообразные хладагенты.
- 1900-настоящее время: Холодильники становятся все более эффективными и предлагают больше функций.
Охлаждение на протяжении веков: как изобретение холодильника изменило нашу жизнь
Изобретение холодильника сильно повлияло на нашу жизнь. До холодильника консервирование продуктов ограничивалось солением, копчением, маринованием и сушкой. С изобретением холодильника продукты могли сохраняться свежими гораздо дольше. Это привело к увеличению доступности свежих продуктов питания, улучшению питания и здоровья.
Охлаждение также оказало большое влияние на общество. Это позволило нам перевозить продукты на большие расстояния и произвело революцию в том, как мы покупаем продукты. Нам больше не нужно ежедневно покупать свежие продукты; вместо этого мы можем покупать больше скоропортящихся продуктов и хранить их в наших домашних холодильниках.
Заключение
Изобретение холодильника стало важной вехой в истории человечества. Начиная с первых экспериментов с хладагентами и заканчивая изобретением холодильников и механических холодильников, холодильники произвели революцию в том, как мы храним и сохраняем продукты.