Нурбей Гулиа - Удивительная физика

Свойство сплавов плавиться легче составляющих компонентов обусловливается эвтектикой, и оно хорошо известно металловедам. Эвтектоидами в металловедении называются сплавы с такими количественными соотношениями компонентов, которые обеспечивают минимальную температуру плавления. Отмеченные выше сплавы являются яркими примерами сплавов, очень близких к эвтектоидным для данных компонентов.

Если вы правильно ответили на все вопросы, – вы гений, и вам можно дальше не читать, вы и так все знаете. Если не ответили ни на один вопрос, – не огорчайтесь и попробуйте задать их товарищам и родителям; автор надеется, вы будете удовлетворены их ответами. Если же вы ответили самостоятельно хотя бы на часть вопросов – поступайте в университет на физический факультет, ваши преподаватели будут довольны вами, а вы – ими.

Это не шутка и не розыгрыш. Действительно, самая экономичная и экологичная печь (например, для отапливания домов) – это холодильник. Обычный домашний, лучше безмоторный (он сложно называется – абсорбционный), такие выпускались под названием «Иней» или «Морозко». Он не шумит и служить будет 100 лет. Печкой, разумеется. Вот как автор сам убедился в том, что холодильник может отлично работать печкой, и кое в чем другом, тоже полезном для ума и нужном в хозяйстве.

Однажды автору подарили необычный холодильник, кажется, «позаимствованный» с корабля. Агрегат этого холодильника был раздельным: мотор, компрессор и теплообменник – одним узлом, а испаритель, или иначе – морозильная камера, – другим, соединенным с первым длинными медными трубками. При этом морозильную камеру автор поставил на кухне охлаждать продукты, а силовой блок с теплообменником грохотал в чулане.

За месяц «общения» с этим холодильником автор сделал удивительные открытия. Оказывается, температура на кухне была ниже, чем в других комнатах, а в чулане с теплообменником была настоящая сауна. При этом стоило вынуть из морозильной камеры охлажденные продукты и заложить новые, еще «теплые» (особенно бутылки с пивом и водой), как теплообменник буквально раскалялся.

Напротив, если начинали охлаждать теплообменник, например, обдувая вентилятором, продукты в морозильнике охлаждались гораздо быстрее. Особенно сильно он начинал морозить, если вешали на теплообменник мокрое полотенце.

Однажды автор ради эксперимента поставил теплообменник в лохань с холодной водой. И вода достаточно быстро нагрелась. Нагревая воду, автор наблюдал за счетчиком электроэнергии, и это наблюдение совершенно потрясло его.

Нагреем теплообменником одно и то же количество воды разными способами. При только что поставленных в морозильник «теплых» продуктах расход энергии будет минимальный. При уже охлажденных продуктах этот расход повышается. Если нагревать воду кипятильником, расход энергии будет самый большой. Сделал автор и «смертельный» для холодильника опыт, поставив в морозильник кастрюлю с кипятком. Расход энергии на нагрев воды теплообменником оказался в несколько раз меньше, чем кипятильником.

Поразмыслив, автор сделал для себя ряд полезных в хозяйстве выводов.

Для реализации этих выводов читателям лучше всего иметь холодильник с «разнесенными» агрегатами (какой был у автора), но можно и самому «разнести» их, если воспользоваться услугами мастера по ремонту холодильников.

Вывод первый: если хотите, чтобы холодильник охлаждал лучше, ставьте теплообменник в самое прохладное место квартиры, обдувайте его вентилятором, выводите наружу или, оборудовав его специальным бачком, грейте с его помощью холодную воду. В сельском или дачном доме можно поместить теплообменник под пол и даже в грунт – в водоносный слой, если он неглубокий. Холодильник создаст вам арктический (а может, даже и антарктический!) холод. На теплообменнике, особенно горизонтального типа, можно сушить мокрые полотенца, пеленки (это актуально, если нет сушителя!) и другое белье, а также грибы, фрукты и др., греть воду. Холодильник от этого будет работать только лучше.

Вывод второй: если хотите обогревать вашу квартиру, дом и прочее теплообменником, затрачивая значительно меньше энергии, чем если бы это делали обычным электронагревателем, ставьте испаритель (морозильную камеру) в теплое место.

Морозильная камера (разумеется, без продуктов) используется и для охлаждения воды. Ледяную воду можно иметь в квартире, если поместить испаритель в специальный бачок и подавать туда обычную воду.

Правильнее всего помещать испаритель в водоносный слой в грунте, хотя бы в колодец. Заморозить всю воду там он не сможет – силы не те, но немного охладит ее. Разницу в тепле он, как тепловой насос, перекачает в ваш дом. Автор не ставит термин тепловой насос в кавычки, потому что полученное устройство так и называется в технике. Теплообменник буквально раскалится и будет обогревать ваш дом как электрокамин, затрачивая в 2 – 3 раза меньше электроэнергии. Иными словами, КПД вашего обогревателя на основе холодильника будет 200—300 %. Абсурд? Ничуть не бывало. Здесь все справедливо, и вот почему.

Как работает холодильник? Газы, как известно, при сжатии нагреваются, а при расширении охлаждаются. Если быстро сдавить воздух поршнем, то он настолько нагреется, что может даже воспламенить горючий материал – смесь бензина с воздухом, например в двигателях. Существовало даже древнее воздушное огниво (рис. 256), состоящее из поршня 2, цилиндра 3 и колпачка с трутом 1. При быстром вдвигании поршня в цилиндр трут начинал тлеть, и из него раздуванием получали огонь. Современное огниво со стеклянным цилиндром показано на рис. 256, б. Этот опыт хорошо иллюстрирует нагрев газов при сжатии.

Убедиться в охлаждении газов при расширении лучше всего выпуская сжатый углекислый газ из баллона углекислотного огнетушителя. Газ так охлаждается, что сразу переходит в снег, минуя даже жидкую фазу (рис. 257). Из этого снега и получают прессованием сухой лед.

Поговорить о принципе действия холодильника проще всего на примере компрессорного устройства (рис. 258). Компрессор 2 накачивает особый газ, легко переходящий в жидкость, обычно фреон, в теплообменник 1. Газ при сжатии переходит в жидкость и нагревается. В теплообменнике эта жидкость охлаждается, отдавая тепло окружающей среде. Затем через регулируемый вентиль 4 эта охлажденная жидкость выпускается в испаритель 3, где она снова переходит в газ, газ расширяется, да еще это расширение усугубляется компрессором, который откачивает газ из испарителя.