معلومات عامة

ماذا لو وضعت عبوة ماء داخل براد في القطب الشمالي، هل يتجمد الماء أم لا؟

براد في القطب الشمالي
صورة لـAlex Falco Cartoons
mm
إعداد: مه

إذا قمت ببحث سريع على الأنترنت سترى العديد من المواقع أغلبها اجنبية تذكر كيف يقوم سكان الإسكيمو باستخدام البرادات لحماية الطعام من التجمد. طبعا دون مصادر علمية أو شرح لهذه الظاهرة فقط من باب المعلومات العامة التي تتوقع أن تصدقها لمجرد أنك رأيتها داخل الموقع. إذا ما رايك؟ هل يتجمد الطعام أو الماء أم لا؟ حتى نجيب على هذا السؤال علينا أن نتعرف على طريقة عمل البراد بطريقة مبسطة.

يتكون جهاز التبريد من 5 مكونات أساسية وبعض الحقائق العلمية:

  • الصندوق: وهو الصندوق الذي يوضع فيه الطعام ويتكون من مواد عازلة.
  • الضاغط: عمله هو ضغط الغاز لتسهيل تحوله إلى سائل.
  • صمام التوسع: ويعمل تقريبا عكس الضاغط، بحيث يقوم بتغيير سريان السائل لخفض الضغط وتسهيل تحوله إلى غاز.
  • عبوة الغاز: عادة تملأ بغاز الأمونيا بسبب درجة غليانها المنخفضة -30 درجة.
  • مبادل حراري: وظيفته تسهيل تمرير الحرارة بين السائل أو الغاز والمحيط، يوضع مبادل حراري داخل البراد لسحب الحرارة وآخر خارجها لتسهيل تبريد السائل. يكون المبرد عادة حلزوني الشكل لزيادة مساحة سطح التبادل.

جهاز التبريد

حقائق علمية:

عند تحول السائل إلى غاز يقوم السائل بسحب الحرارة من المحيط. والعكس صحيح عند تحول الغاز السائل يقوم السائل بإعطاء الحرارة. والضغط المنخفض يؤدي الى اخفاض درجة غلايان السائل، والعكس صحيح لزيادة الضغط.

الآن يمكننا الحديث عن كيفية عمل البراد:

يقوم الضاغط بضغط الغاز مما يزيد من حرارته، وعبر مروره بالتبادل الخارجي يخسر الحرارة ويتحول إلى سائل، الآن يدخل السائل إلى صمام التوسع فيخفض ضغطه عبر التحكم بسريان السائل ما يؤدي إلى تبخر السائل على درجة حرار البراد، هذا التحول يتطلب حرارة فيقوم السائل بسحب الحرارة باستخدام المبادل داخل البراد ثم يدخل الغاز إلى الضاغط، وتعاد الكرة.

كما لاحظنا، النظام نفسه يمكن أن يستخدم كوحدة تبريد وأخرى تدفئة، حسب مكان موضع المبادلات الحرارية. لكن جميع البرادات بشكل منطقي تقوم بوضع المبادلات التي تشع الحرارة خارج الصندوق العازل والتي تسحب الحرارة داخله، ولهذا فإن البراد عبارة عن جهاز باتجاه واحد (تبريد) بعكس المكيف.

ماذا عن الإجابة عن السؤال؟

نعم سيتجمد الطعام والماء، لأن نظام التشغيل لا يقوم بإشعاع أي حرارة داخل البراد، بسبب وجود حساس الحرارة الصندوق فإن البراد سيتوقف عن العمل ويتحول تلقائيا إلى مجرد علبة غالية الثمن دون فائدة، قد يتأخر الطعام والماء بالتجمد بسبب المواد العازلة المكونة للصندوق، لكن عاجلا أم آجلا ستتسرب كل الحرارة من داخل البراد إلى الخارج لأنه ليس هناك مواد عازلة مئة بالمئة.

ماذا لو تم تعطيل الحساس؟

في هذه الحالة سيقوم البراد بالعمل دون توقف على سحب الحرارة من البراد نحو الخارج حتى يصل إلى نقطة أدنى من تبخر الغاز ويتوقف عن العمل.

ماذا لو عكسنا النظام؟

لو قمنا بعكس النظام ووضعنا المبادل المشع للحرارة داخل الصندوق سيتحول الاسم ببساطة من براد إلى مدفئة. لن يكون الاسم ”براد“ ينطبق على النظام.

مقال من إعداد

mm

مه

عدد القراءات: 17٬848