Liksom allt annat i vårt universum måste kylskåp följa en grundläggande fysiklag som kallas bevarande av energi.Kontentan är att du inte kan skapa energi ur ingenting eller få energi att försvinna i tomma intet: du kan bara någonsin omvandla energi till andra former.Detta har några mycket viktiga konsekvenser för användare av kylskåp.
För det första slår det sönder myten om att du kan kyla ditt kök genom att lämna kylskåpsdörren öppen.Inte sant!Som vi just har sett fungerar ett kylskåp genom att "suga upp" värme från kylarskåpet med en kylvätska och sedan pumpa vätskan utanför skåpet, där den släpper ut sin värme.Så om du tar bort en viss mängd värme från insidan av ditt kylskåp, kommer i teorin exakt samma mängd upp igen som värme runt baksidan (i praktiken får du lite mer värme eftersom motorn inte är perfekt effektiv och den avger också värme).Lämna dörren öppen och du flyttar helt enkelt värmeenergi från den ena delen av ditt kök till den andra.
Lagen om bevarande av energi förklarar också varför det tar så lång tid att kyla eller frysa mat i en kyl eller en frys.Mat innehåller mycket vatten, som är tillverkat av mycket lätta molekyler (väte och syre är två av de lättaste atomerna).Även en liten mängd vattenbaserad vätska (eller mat) innehåller enenormantal molekyler som var och en tar energi för att värma upp eller kyla ner.Det är därför det tar ett par minuter att koka ens en kopp eller två vatten: det finns mycket fler molekyler att värma än om du försökte koka något som en kopp smält järn eller blymetall.Detsamma gäller för kylning: det tar energi och tid att ta bort värme från vattenhaltiga vätskor som fruktjuice eller mat.Det är därför det tar så lång tid att frysa eller kyla mat.Det är inte så att din kyl eller frys är ineffektiv: det handlar helt enkelt om att du behöver lägga till eller ta bort stora mängder energi för att få vattenhaltiga saker att ändra sin temperatur med mer än några grader.
Låt oss försöka sätta några grova siffror på allt detta.Mängden energi som krävs för att ändra vattnets temperatur kallas dess specifika värmekapacitet, och det är 4200 joule per kilogram per grad celsius.Det betyder att du behöver använda 4200 joule energi för att värma eller kyla ett kilo vatten med en enda grad (eller 8400 joule för två kilo).Så om du vill frysa en liters flaska vatten (som väger 1 kg) från en rumstemperatur på 20°C till en frysliknande −20°C, behöver du 4200 × 1 kg × 40°C, eller 168 000 joule.Om ditt kylskåps frysfack kan ta bort värme med en effekt på 100 watt (100 joule per sekund), tar det 1680 sekunder eller ungefär en halvtimme.
Du kan se att det krävs mycket energi för att kyla ned vattnig mat.Och det förklarar i sin tur varför kylskåp använder så mycket el.Enligt US Energy Information Administration använder kylskåp cirka 7 procent av all inhemsk el (ungefär samma som TV-apparater och relaterade apparater, och mindre än hälften så mycket som luftkonditionering, som använder hela 17 procent).
Diagram: Elförbrukning i hemmet efter slutanvändning: Kylskåp använder 7 procent av hushållselen – mycket mindre än luftkonditioneringsapparater eller värmesystem.Huvudkylskåp för hemmet använder cirka 77 procent av den totala kylelektriciteten, andra kylskåp använder ytterligare 18 procent, och ytterligare enheter står för resten.Källa:US Energy Information Administration,
Posttid: 2022-nov-02