Referat la fizic

Frigiderul

Nume: Brbulescu AlexandruClasa: a X-a tiineData: 14.01.2015Prof. ndrumtor: Ghi Apostol

Frigiderul

nainte de apariia frigiderului, oamenii apelau la tot felul de metode de pstrare a produselor alimentare proaspete: n pivnie sau n camere rcoroase, lng izvoare sau lacuri cu ap, lng blocuri de ghea aduse de la munte, etc. Mai dificil era pentru cantitile mai mari de alimente, care erau depozitate n peteri sau chiar n mine dezafectate unde era asigurat o temperatur sczut pe tot parcursul anului. n antichitate, grecii i romanii crau zpad i ghea de pe vrfurile munilor pn n casele lor.Considerat un lux deosebit, unii dintre ei deineau pivnie de ghea, adic o groap spat n pmnt, cptuit cu butuci de lemn, izolat cu straturi groase de paie i umplut cu zpad btut. Zpada astfel comprimat se transforma ntr-un bloc de ghea, ce se pstra astfel timp de mai multe luni i reprezenta o camer frigorific pentru cei ce-i puteau permite o astfel de instalaie.n anumite zone din India i din Egipt i n general n climatul temperat i uscat, gheaa putea fi obinut printr-o metod artificial. n apropierea asfinitului, pe un pat de paie uscate erau aezate tvi din lut, cu o cantitate mic de ap.Evaporarea rapid de pe suprafaa apei i de pe zonele umede ale tvii (datorit uscciunii aerului) n combinaie cu scderea temperaturii din timpul nopii, ducea la nghearea apei, dei temperatura atmosferei nu se apropia nici pe departe de punctul de nghe al apei. Uneori, se forma doar o pojghi subire de ghea pe suprafaa apei din tvi, dar dac existau condiii favorabile de umiditate sczut a aerului i de rcire a atmosferei, apa se transforma ntr-un bloc de ghea.Cercettorului scoian William Cullen de la Universitatea din Glasgow i se atribuie primele descoperiri legate de maina frigorific. n1748el a descoperit principiile refrigerrii, fcnd diferite experimente cu alcool etilic. El a reuit s evapore o cantitate de alcool ntr-un vid parial, inventnd astfel rcirea gazoas. n anul1755a proiectat o mic main de refrigerare utiliznd o pomp de vacuum n jurul unui container, reuind s obin chiar i o cantitate mic de ghea.In1805, inventatorul american OliverEvans adescoperit un ciclu nchis de refrigerare cu vapori de compresie prin producia de ghetata sub vid.n1820, omul de tiin britanic Michael Faraday a lichefiat amoniacul i alte gaze, prin utilizarea presiunii ridicate i a temperaturii sczute, iar n 1834, un expatriat american n Marea Britanie, Jacob Perkins, a construit primul sistem de refrigerare cu compresie de vapori. Era un dispozitiv de ciclu nchis, care putea funciona continuu.O ncercare similar a fost fcutn1842, de ctre un medic american, John Gorrie, care a construit un prototip de lucru, dar acesta a fost un eec comercial. Inginerul american Alexander Twining a scos un brevet britanic n 1850 pentru un sistem de compresie a vaporilor care folosea eterul.Primul sistem practic de refrigerare cu compresie de vapori a fost construit de ctre James Harrison, un jurnalist britanic care a emigrat n Australia. n1856el a obinut un brevet pentru un sistem de comprimare a vaporilor folosind eter, alcool sau amoniac. n 1851 el a construit o main mecanic de facut ghea pe malurile rului Barwon la Rocky Point n Geelong, Victoria, care a fost comercializata pentru prima dat n 1854. Harrison a introdus de asemenea, refrigerarea cu compresie de vapori pentru fabrici de bere i de ambalare carne, i pn n1861, sistemele lui erau deja n funciune.

Main mecanic de fcut gheat (schem, Dr. John Gorrie, 1841)

Primul sistem de refrigerare cu absorbie a gazelor cu ajutorul amoniacului gazos dizolvat n ap a fost dezvoltat de ctre Ferdinand Carr de Frana n1859i brevetat n1860. Carl von Linde, un profesor de inginerie la Universitatea Mnchen tehnologic n Germania,a brevetat un procedeu mbuntit de lichefiere a gazelor n1876. Noul sau proces a fcut posibil utilizarea gazelor, cum ar fi amoniacul, dioxidul de sulf (SO2) i clorura de metil (CH3Cl) ca ageni frigorifici care au fost utilizate pe scar larg n acest scop pn la sfritul anilor1920.

Primul frigider utilizat la scara larga a fost General Electric Monitor-Top, frigider introdus n1927, numit aa, din cauza asemnrii sale cu arma turela de pe nava de razboi USS Ironclad Monitor din 1860. Compresorul, care emitea o mare cantitate de cldur, a fost plasat deasupra carcasei, i nchis cu un inel decorativ. S-au produs peste un milion de uniti. Ca mediu de rcire, aceste frigidere foloseau dioxid de sulf, (care era coroziv pentru ochi i putea duce la pierderea vederii, arsuri ale pielii dureroase i leziuni), sau formiat de metil (care este foarte inflamabil, nociv pentru ochi, i toxic prin inhalare sau ingerare). Multe dintre aceste uniti sunt nc funcionale n prezent.Introducerea de freon in anii 1920 s-a extins pe piaa frigiderelor n anii1930i a oferit o alternativ mai sigura, avnd toxicitate mai sczut fa de frigiderele utilizate anterior. Unitile de congelare separate au devenit comune n timpul anilor1940, termenul popular utilizat fiind cel de congelator. Aceste dispozitive sau aparate, nu au intrat n producia de mas pentru utilizare domestic pn dup al doilea rzboi mondial.Anii1950i1960au cunoscut progrese tehnice, cum ar fi de decongelare automat i dispozitive automate de ghea.Frigidere mai eficiente au fost dezvoltate n anii1970i1980, chiar dac problemele de mediu au condus la interzicerea freonului.. Congelatoare domestice au fost introduse n Statele Unite n1940, fiind folosite pentru a congela alimente n prealabil un element de lux, acum, unul banal.

Principiu de funcionare

1. ntr-un lichid, atomii i moleculele sunt dispuse mult mai aproape unele de celelalte, n structuri mult mai stabile, prin comparaie cu un gaz. Pentru a schimba lichidul n gaz, deci pentru realizarea fenomenului de vaporizare (evaporare), este nevoie de energie pentru a nfrnge rezistena datorat forelor care in atomii i moleculele lichidului n structura de fluid. Aceast energie, sub form de cldur, este extras din volumul din jurul oricrui lichid atunci cnd se petrece ceea ce numim evaporare, astfel aprnd efectul de rcire din timpul acestei transformri. Aadar, evaporarea unui lichid rcete volumul nvecinat zonei n care se produce fenomenul. Frigiderele folosesc aceast proprietate, adic absorb cldura din compartimentul cu alimente prin evaporarea lichidului refrigerent.2. Punctul de vaporizare al unui lichid crete odat cu presiunea la care acesta se gsete. Aceasta nseamn c multe substane care la temperatura camerei sunt gaze, pot fi transformate n lichide prin comprimare. La scoaterea de sub presiune, lichidul revine foarte repede la starea gazoas prin evaporare, fenomen nsoit de consecinele termice anterior menionate. Frigiderele utilizeaz pentru rcire ceea ce se numete un agent frigorific - o substan cu temperatura de vaporizare (fierbere) sczut, putnd deci s absoarb cldur la temperaturi mai mici dect ale mediului ambiant. Frigiderele mai noi folosesc drept agent de rcire propanul, preferat freonului folosit mai demult, deoarece s-a dovedit c acesta din urm are un efect distructiv asupra stratului de ozon care ne protejeaz de efectele nocive ale radiaiilor ultraviolete.3. Prin comprimarea sau mrirea volumului unui gaz, acestuia i se poate ridica, respectiv cobor temperatura.4. Cldura circul ntr-o singur direcie, de la cald la rece.

Compunerea frigiderului:

a) Un compresor electric care acioneaz asupra agentului frigorific. Este acionat electric i transfer frigiderului energie sub form de lucru mecanic, n schimbul energiei electrice utilizate;b) O reea de conducte de lichefiere montate n exterior pe partea din spate a frigiderului, vopsite de obicei n negru i care fac parte dintr-un subansamblu denumit condensator;c) Un circuit interior de rcire, format din canale (evi) interioare prin care curge agentul frigorific, circuit denumit uneori i vaporizator;d) O valv de expansiune.e) Lichidul de rcire, denumit i agent frigorific sau agent refrigerent.

INTERIORUL FRIGIDERULU Frigiderul este echipat aadar cu o reea etan de evi i conducte dintre care primele sunt dispuse n interiorul su (circuitul de rcire), iar celelalte n exterior, pe peretele posterior (condensatorul). Prin acest sistem continuu de evi i conducte curge agentul frigorific. n funcie de locaia sa n cadrul reelei de evi la un moment dat, refrigerentul este fie n stare lichid, fie n stare gazoas.La momentul surprins n fotografia de dedesubt, cnd circul prin circuitul de rcire, lichidul de rcire se afl n stare gazoas, la temperaturi sczute. Atunci cnd aerul nclzit de alimentele proaspt introduce n frigider ia contact cu evile reci, se produce un transfer de cldur dinspre alimente spre gazul refrigerent, rezultnd o rcire a compartimentului pentru depozitarea alimentelor, respectiv nclzirea refrigerentului, care curge spre compresor.

COMPRESORUL I CONDENSATORUL

Agentul frigorific trece acum printr-un proces n urma cruia este extras cldura pe care acesta a absorbit-o din alimentele depozitate n frigider, revenind astfel la o temperatur sczut. Ce se ntmpl de fapt in aceast etap?La nceput compresorul presurizeaz gazul, proces care l nclzete asemenea felului n care o pomp de biciclet se nclzete n timpul umflrii unei roi. Acum un gaz foarte fierbinte, agentul frigorific traverseaz reeaua de conducte de lichefiere a condensatorului, care se gsete, dup cum am menionat anterior, n exteriorul frigiderului, n partea din spate a acestuia. Pe msur ce traverseaz conductele de lichefiere, gazul elibereaz cldura acumulat, motiv pentru care aerul este cald n spaiul din spatele frigiderului. De-a lungul reelei de conducte, agentul se rcete suficient pentru a trece prin condensare n form lichid. Practic are loc un proces de lichefiere, care este ntotdeauna nsoit de cedare de cldur .

O PERSPECTIV TERMODINAMICAa cum este descris anterior, efectul de rcire se obine n cazul frigiderului printr-un ciclu de condensri i vaporizri ale unui compus chimic, freon sau propan. Etapele acestui ciclu de refrigerare, explicate dintr-o perspectiv termodinamic n cele ce urmeaz, sunt numerotate n figura urmtoare de la 1 la 6 (n cadrul figurii punctele albastre simbolizeaz c agentul frigorific este n stare gazoas, iar zonele complet albastre semnific faptul c agentul este n stare lichid la acele momente. De remarcat i zonele de tranziie ntre lichid i gaz, unde avem de-a face cu un amestec ntre cele dou

1. n exteriorul containerului frigiderului, compresorul electric efectueaz lucru mecanic asupra gazului frigorific, mrindu-i presiunea, ceea ce, conform principiilor termodinamicii, i crete i temperatura.

2. n continuare, acest gaz la presiune mare i temperatur ridicat ptrunde n conductele de lichefiere ale condensatorului din spatele frigiderului.

3. Cldura (Q) circul dinspre gazul aflat la o temperatur ridicat spre zona de temperatur mai sczut din jurul condensatorului. Aceast pierdere de cldur face ca gazul aflat la presiune mare s condenseze ntr-un lichid (micarea moleculelor de gaz ale agentului de rcire este ncetinit n momentul pierderii de cldur, ceea ce permite formarea legturilor ntre moleculele substanei specifice strii de agregare lichide - vezi acest articol despre strile de agregare). Astfel, lucrul mecanic efectuat asupra gazului de ctre compresor este urmat de o transformare de stare de agregare a agentului frigorific n cadrul unei reacii cu cedare de cldur, cldur cedat aerului din mediul imediat apropiat condensatorului. Dac ai atins vreodat evile din spatele frigiderului ai simit cldura eliberat la condensarea agentului de rcire.

4. Apoi, lichidul de rcire trece printr-o valv de expansiune intrnd n circuitul de rcire din interiorul frigiderului. n aceste momente lichidul este la presiune sczut datorit expansiunii i are o temperatur inferioar celei a mediului n care se afl (aerul din frigider).

5. Cldura se transfer dinspre zonele cu temperatur mai mare (unde sunt depozitate alimentele) spre circuitul de rcire, reducnd temperatura din frigider. Energia absorbit sub form de cldur nvinge forele de atraciile dintre moleculele lichidului de rcire, favoriznd vaporizarea acestuia.

6. Cnd tot lichidul de rcire a vaporizat, ciclul poate rencepe.

7. Ciclul acesta nu continu la infinit, ci este controlat de un termostat. Atunci cnd temperatura din interiorul frigiderului crete peste valoarea setat, termostatul pornete compresorul. n momentul n care interiorul frigiderului a fost adus sub temperatura de rcire dorit, compresorul este oprit. Acest mecanism de control permite economisirea energiei electrice.

BIBLIOGRAFIE:

https://www.google.ro/imghp?hl=ro&tab=wi&ei=mrG2VLLuFsfxatiNgdgL&ved=0CAQQqi4oAg

http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Cum-functioneaza-frigiderul2241822922.php

http://ro.wikipedia.org/wiki/Buc%C4%83t%C4%83rie_(%C3%AEnc%C4%83pere)

http://www.keepitcool.com/history_of_the_refrigerator2.htm

http://www.frigidaire-intl.com/company-history

http://inventors.about.com/library/inventors/blrefrigerator.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Refrigerator#History

http://blog.domo.ro/istoria-frigiderului/

http://www.ior.org.uk/ior_/fantastic_fridges_site/science/how%20your%20fridge%20works.htm

https://www.google.ro/search?q=how+fridge+works&biw=1366&bih=634&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=JrK2VMyBPcfiarqxgpAE&sqi=2&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=1

7