تُعتبر الثلاجة أحد الأجهزة الكهربائية الحديثة والضرورية في أيامنا هذه والتي يَصعبُ الاستغناء عنها، فمنذ عشرات السنين اتجه الإنسان لحفظ الأطعمة عن طريق تبريدها بالثلج والجليد الطبيعيين لتظهر فيما بعد عدة طرقٍ للتبريد وصولًا إلى الثلاجة الحالية التي نعرفها جميعًا لكننا قد نجهل طريقة عملها.

اختراع الثلاجة

عام 1748 صمم وليام كولن في جامعة غلاكسو أول نموذجٍ للتبريد الصناعي لكنّه لم يُستخدم لأغراضٍ عمليّةٍ، وفي عام 1805 صمّم المخترع الأمريكي أوليفر إيفانز مُخططًا لأول آلية تبريد لكنّه بقي على الورق حتى عام 1834 عندما صنع جاكوب بيركنز أول آلة تبريد عملية والتي استخدمت دارةً من البخار المضغوط لتخفيض درجات الحرارة وإعطاء البرودة.

وبعد عشر سنوات صنع الطبيب الأمريكي جون غوري ثلاجةً بالاعتماد على تصميم أوليفر إيفانز، حيث استخدم جهاز تبريد الهواء لمرضى الحمّى الصفراء. وفي عام 1876 حصل المهندس الألماني كارل فون ليندن على براءة اختراع لطريقة إسالة الغاز التي أصبحت أساس تقنية التبريد.

لاحقًا صمم المخترعان الأمريكيان من أصلٍ إفريقيٍّ توماس إلكينز وجون ستاندرد الثلاجة الحديثة المعروفة للجميع.1

أجزاء الثلاجة

تتكون الثلاجة من عدة مكوناتٍ أساسيّةٍ في عملية التبريد :

  • صمام التمدد

ويُدعى جهاز التحكم بالتدفق، حيث يتحكم صمام التمدد بتدفق السائل (المُبرّد) إلى المُبخر. في الواقع هو جهازٌ صغيرٌ وحساسٌ لتغيرات درجة حرارة السائل المُبرِد.

  • الضاغط
كيف تعمل الثلاجة

يتكون الضاغط من محركٍ يسحب السائل من البخر ويضغطه في أسطوانةٍ ليَنتج غازٌ ساخنٌ ذو ضغطٍ عالٍ.

  • أنابيب التبادل الحراري الداخلية (المبخر)

هو الجزء الذي يعمل على تبريد الأجسام الموجودة في الثلاجة، حيث يتكون من أنابيبٍ ذات زعانف (مصنوعةٌ من معادنٍ تتميز بناقليةٍ حراريةٍ عاليةٍ لرفع مقدار الحرارة المنقولة لأعلى مستوى ممكن) تمتصُّ الحرارة الموجودة ضمن الأنابيب باستخدام مروحة.

يمتص المبخر الحرارة من الأطعمة الموجودة في الثلاجة فيتحوّل السائل المُبرد إلى بخار

  • أنابيب التبادل الحراري الخارجية (المكثف)
كيف تعمل الثلاجة

يتكون المكثف من مجموعة أنابيبٍ ملفوفةً مع زعانفٍ خارجيةٍ ويوضع في الجهة الخلفية للثلاجة، ويُساعد المكثف في تسييل الغاز المبرد من خلال امتصاص حرارته إلى الوسط الخارجي. فعندما تنخفض درجة حرارة السائل المبرد يتحول من بخارٍ إلى سائلٍ.

  • المادة المبردة

عادةً يُستخدم غاز الأمونيا كمادةٍ للتبريد حيث يتمتع بخصائصٍ كيميائيّةٍ تمكّنه من الانتقال من الحالة الغازية إلى السائلة والعكس أثناء دورة التبريد.

آلية عمل الثلاجة

كيف تعمل الثلاجة
  • تمر المادة المُبردة التي تكون على هيئة سائلٍ عبر صمام التمدد وتتحول إلى غازٍ بارد نتيجةً لانخفاض الضغط المفاجئ.
  • عندما يتدفق الغاز عبر أنابيب التبادل الحراري الداخلية يمتص الحرارة من الأطعمة الموجودة داخل الثلاجة ويتحول إلى بخار، ثم يتدفق بدوره إلى الضاغط الذي يسحبه ويضغط جزيئاته ليُصبح غازًا ساخنًا ذو ضغطٍ عالٍ.
  • ينتقل الغاز الساخن إلى أنابيب التبادل الحراري الخارجية الموجودة على الجهة الخلفية للثلاجة والتي تُساعده على التخلص من الحرارة ليُصبح باردًا كفاية ليتكثّف ويتحول من جديدٍ إلى سائلٍ، ونتيجةً لنشر الحرارة المسحوبة من الأطعمة إلى الوسط المحيط من خلال تلك الأنابيب ستشعر بسخونتها عند لمسها بيدك.
  • ينتقل السائل من جديدٍ إلى صمام التمدد حيث ينخفض ضغطه فجأةً ليُصبح من جديدٍ غازًا باردًا يمتص الحرارة من الأطعمة ويُعيد الدورة مرةً أخرى.2

المراجع