Холодильник не делает холод

Странный вопрос про кухню

Открой холодильник и подержи руку внутри — холодно. Теперь отодвинь его от стены и потрогай заднюю стенку. Она тёплая, иногда прямо горячая.

Получается странно: прибор, который делает холод, сам себя греет. Зачем?

Разгадка в том, что холодильник вообще не делает холод. Холод нельзя сделать, его не существует.

Холода не бывает

Звучит как придирка, но это важно. Тепло — это движение. Все молекулы, из которых состоят вещи, непрерывно дрожат. Чем сильнее дрожат — тем горячее предмет. Совсем остановятся — это самый низ, ниже уже некуда: минус 273 градуса.

Холод — это просто «мало тепла», как темнота — это «мало света». Нельзя включить фонарик темноты. Можно только убрать свет.

Точно так же нельзя «налить холода» в кастрюлю с супом. Можно только вынуть из супа тепло и унести куда-то ещё.

Именно этим холодильник и занят: он перекачивает тепло из своего нутра в кухню. Поэтому задняя стенка горячая — это то самое тепло, которое ушло из твоего йогурта.

Главный фокус: испарение крадёт тепло

Чтобы понять холодильник, нужно знать один трюк природы.

Когда жидкость превращается в пар, она забирает тепло у всего вокруг. Не отдаёт, а забирает — на превращение нужна энергия, и она берётся из соседних молекул.

Ты это чувствовал сто раз:

• выходишь из речки — и мёрзнешь на ветру, хотя вокруг лето;
• капля спирта или антисептика на руке холодит кожу;
• в жару становится легче, если побрызгать водой на пол.

Собаки пользуются этим же фокусом: они не потеют кожей, поэтому высовывают язык и испаряют влагу с него.

А обратное превращение работает наоборот: когда пар снова становится жидкостью, он отдаёт тепло. Поэтому пар из чайника обжигает сильнее кипятка.

Холодильник — это машина, которая заставляет одну и ту же жидкость испаряться внутри (и красть там тепло) и превращаться обратно в жидкость снаружи (и отдавать тепло там). По кругу, бесконечно.

Круг, по которому бежит хладагент

Внутри холодильника есть замкнутая трубка. В ней бегает специальная жидкость — хладагент. Её подбирают так, чтобы она кипела при очень низкой температуре, градусов на двадцать ниже нуля.

Круг состоит из четырёх остановок.

1. Внутри холодильника. Хладагент проходит по тонким трубкам в морозилке. Здесь для него «жарко», и он вскипает — превращается в пар, забирая тепло у воздуха и продуктов. Внутри становится холодно.
2. Компрессор. Это тот самый мотор, который иногда гудит на кухне. Он сильно сжимает пар. От сжатия любой газ нагревается — проверь, потрогав насос после накачивания велосипедного колеса.
3. Задняя стенка. Горячий сжатый пар идёт по широким трубкам снаружи. Кухня холоднее его, тепло уходит в комнату, и пар снова становится жидкостью.
4. Узкое отверстие. Жидкость протискивается сквозь тонкую дырочку и попадает туда, где давление низкое. Она резко расширяется и сильно остывает — и снова готова кипеть внутри.

И так по кругу, пока датчик не сообщит, что внутри достаточно холодно. Тогда компрессор выключается — и на кухне становится тихо. Нагрелось — включился снова.

Почему в холодильнике появляется иней

В воздухе всегда есть невидимый водяной пар. Когда тёплый воздух с кухни попадает внутрь, пар остывает и оседает — на стенках появляется влага, а в морозилке она сразу замерзает.

Чем чаще открываешь дверь, тем больше нового влажного воздуха попадает внутрь и тем толще наледь. А лёд — плохой проводник тепла, он мешает трубкам забирать тепло у продуктов. Поэтому заросший инеем холодильник работает хуже и ест больше электричества.

В современных холодильниках есть режим, который время от времени слегка подогревает трубки и растапливает иней, а талую воду выводит в поддон, откуда она испаряется. Поэтому иногда слышно, как в холодильнике что-то капает или булькает — это нормально.

Та же машина, только наоборот

Самое интересное: если развернуть этот круг, получится обогреватель.

Кондиционер летом забирает тепло из комнаты и выбрасывает на улицу — потому у него снаружи висит гудящий ящик. Зимой многие кондиционеры умеют работать в другую сторону: забирать тепло с улицы и отдавать в комнату. Да, даже в мороз: тепло в холодном воздухе всё равно есть, просто его мало.

Такие устройства называют тепловыми насосами. Ими отапливают дома целиком, и это выгодно: насос не производит тепло, а переносит уже существующее, а переносить дешевле, чем делать.

Так что холодильник у тебя на кухне — близкий родственник и кондиционера, и отопления.

Главное в трёх строчках

• Холода не существует: есть только тепло, и холодильник не создаёт холод, а выносит тепло наружу.
• Внутри жидкость испаряется и забирает тепло, снаружи сжимается, снова становится жидкостью и отдаёт тепло — отсюда тёплая задняя стенка.
• Тот же самый круг, развёрнутый в другую сторону, работает как кондиционер и как отопление.