H ΕΞΕΛΙΞΗ ΜΙΑΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΜΑΘΗΤΕΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟ ΜΟΥΖ.-ΑΝΔΡΕΑ ΚΑΡ.

                                                 ΨΥΓΕΙΟ

 

Το ψυγείο είναι μια συσκευή που λειτουργεί ως μέσο αποθήκευσης με αντλία θερμότητας. Χρησιμοποιείται για αποθήκευση προϊόντων, κατά κύριο λόγο τροφίμων. Πολλά τρόφιμα διατηρούνται για περισσότερο χρονικό διάστημα σε ψυχρό και σκοτεινό περιβάλλον παρά έξω από αυτό. Ένα τυπικό οικιακό ψυγείο περιλαμβάνει δύο κύριους μη συγκοινωνούντες χώρους, τη συντήρηση και την κατάψυξη. Η συντήρηση έχει χαμηλή θερμοκρασία, αλλά δεν είναι αρκετή για να παγώσει το νερό• προορίζεται για προϊόντα που θα καταναλωθούν εντός μιας βδομάδας ή ενός μήνα. Η κατάψυξη έχει κατά κανόνα χαμηλότερη θερμοκρασία, ώστε να μετατραπεί το νερό σε πάγο, ενώ προορίζεται για αποθήκευση προϊόντων για μήνες. Άλλα ψυγεία έχουν μηχανισμό για την παραγωγή παγοκύβων ή ψύκτη, δηλαδή βρύση κρύου νερού

ΙΣΤΟΡΙΑ

 

. Πριν την εφεύρεση των ψυγείων ήταν γνωστό ότι τα τρόφιμα διατηρούνται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, όταν βρίσκονται σε ψυχρό περιβάλλον. Προσπάθειες για την κατασκευή ενός ψυγείου έγιναν κατά τα τέλη του 19ου αιώνα.^[1] Το ηλεκτρικό ψυγείο εφευρέθηκε το 1914 από τον Nathaniel B. Wales στο Ντιτρόιτ του Μίσιγκαν προσπαθώντας να φτιάξει ένα απλό ηλεκτρικό ψυγείο για οικιακή χρήση.^[1] Τα πρώτα ψυγεία λειτουργούσαν με πάγο, ενώ η ψυκτική τους ικανότητα διαρκούσε μέχρι να λιώσει ο πάγος, συνήθως μία μέρα. Μετά την κατασκευή της αντλίας θερμότητας, η οποία λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα, εμφανίστηκαν στην αγορά τα ηλεκτρικά ψυγεία. Με τον καιρό τα ηλεκτρικά ψυγεία εξελίχθηκαν, έτσι στην αγορά κυκλοφορούν ψυγεία με κατάψυξη και κάποια άλλα έχουν και περιφερειακούς μηχανισμούς. Τα πρώτα ηλεκτρικά ψυγεία λειτουργούσαν με φρεόν, το οποίο αποδείχθηκε ότι προκαλεί την τρύπα του όζοντος, οπότε απαγορεύθηκε η χρήση τους .

Αρχή λειτουργίας

Το ψυγείο αντλεί τη θερμότητα από το εσωτερικό του και την εναποθέτει στο εξωτερικό περιβάλλον ως μια αντλία θερμότητας. Αυτό επιτυγχάνεται με την κυκλοφορία ενός ρευστού εντός και εκτός του ψυγείου. Το ρευστό είναι υγρό, εισάγεται στο ψυγείο υπό πολύ χαμηλή πίεση. Η χαμηλή πίεση μετατρέπει το υγρό σε αέριο, επιπλέον μειώνει τη θερμοκρασία του αερίου (σύμφωνα με την καταστατική εξίσωση των αερίων), ώστε να γίνει πιο κρύο από τη θερμοκρασία των προϊόντων που υπάρχουν μέσα στο ψυγείο. Το αέριο κυκλοφορεί μέσα στο ψυγείο. Επειδή είναι ψυχρότερο η θερμότητα ρέει αυθόρμητα στο άεριο, μειώνοντας τη θερμική ενέργεια των προϊόντων. Αργότερα το αέριο εξέρχεται από το ψυγείο υπό υψηλότερη πίεση, στην ίδια πίεση που βρισκόταν αρχικά, και διοχετεύεται στη σχάρα που βρίσκεται πίσω από το ψυγείο. Το αέριο ξαναγίνεται υγρό, αλλά αυτό το υγρό περιέχει τη θερμική ενέργεια που απορρόφησε, άρα έχει υψηλότερη θερμοκρασία από το περιβάλλον. Η θερμότητα ρέει αυθόρμητα από το υγρό διαμέσου της σχάρας στο περιβάλλον, ώστε η θερμική ενέργεια του αερίου να μειωθεί όπως και η θερμοκρασία του. Με αυτόν τον τρόπο ολοκληρώθηκε ένας κύκλος κυκλοφορίας του υγρού. Αυτός ο κύκλος είναι συνεχής, δηλαδή ένα μέρος του ρευστού είναι μέσα στο ψυγείο, ένα άλλο μέρος στη σχάρα, ένα άλλο μέρος εξέρχεται και ένα άλλο εισέρχεται ταυτόχρονα. Το τελικό αποτέλεσμα αυτού του κύκλου είναι η μεταφορά της θερμοκρασίας από το εσωτερικό του ψυγείου στο εξωτερικό περιβάλλον.
                                             
Το ψυγείο έχει ειδικά θερμομονωτικά τοιχώματα, για να μη ρέει η θερμότητα από το εξωτερικό περιβάλλον μέσα στο ψυγείο. Ωστόσο, δεν υπάρχει τέλεια θερμομόνωση, πάντα υπάρχει διαρροή θερμότητας στο εσωτερικό του ψυγείου, ώστε αυτό χρειάζεται να λειτουργεί συνέχεια.
Η χαμηλή θερμοκρασία επιβραδύνει τις ταχύτητες των χημικών αντιδράσεων, άρα και το σάπισμα ή μούχλιασμα των τροφίμων. Η καταστροφή των τροφίμων με αυτόν τον τρόπο οφείλεται σε βιολογικές διαδικασίες, οι οποίες γίνονται με χημικές αντιδράσεις. Έτσι, μειώνοντας την ταχύτητά τους, μειώνεται η ταχύτητα καταστροφής των τροφίμων. Η ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης μειώνεται κατά μέσον όρο στο μισό για κάθε δέκα βαθμούς λιγότερης θερμοκρασίας. Έτσι, αν η θερμοκρασία της συντήρησης είναι 20 βαθμούς χαμηλότερη από το εξωτερικό περιβάλλον, τότε ένα τρόφιμο θα σαπίσει 2²=4 φορές πιο αργά μέσα στο ψυγείο από ότι έξω από αυτό. Στην κατάψυξη η επιβράδυνση είναι πιο έντονη, γιατί εκτός από τη μικρότερη θερμοκρασία το νερό παγώνει, ώστε τα κύτταρα να παγώνουν και αυτά. Παρόλ' αυτά, η ψύξη δεν καταστρέφει τους μικροοργανισμούς, ενώ αυτοί ξαναζωντανεύουν μόλις το τρόφιμο επανέλθει σε θερμοκρασία δωματίου.
Βασικό μειονέκτημα του ψυγείου είναι η υγρασία που επικρατεί στο εσωτερικό του. Κάποια τρόφιμα δε μπορούν να διατηρηθούν σε περιβάλλον ψυγείου εξ αιτίας της υγρασίας.