A házon belüli mindentudóink válaszolnak a technológiával kapcsolatos kérdésekre.

K: Milyen a legjobb hűtő a fizika szempontjából?

A: Először is, egy emlékeztető a középiskolai fizikából: A hő atomi szinten a molekulák mozgása. Minél gyorsabban mozognak, annál melegebb a szilárd/folyékony/gáz. Egy forró gázban ez azt jelenti, hogy a molekulák száguldoznak, pattognak a falakról. Egy forró szilárd anyagban a molekulák ott rezegnek, ahol ülnek, és rezgéseiket a szilárd anyagot összetartó rugós molekuláris kötéseken keresztül átadják a lassabban rezgő szomszédoknak.

A hideg a hő hiánya, hasonlóan ahhoz, ahogy a sötétség a fény hiánya. A hűtő célja tehát nem annyira a “hideg” bent tartása, hanem a hő távoltartása. Az, hogy egy hűtő mennyire képes erre, három kulcsfontosságú tényezőtől függ: a szigeteléstől, a levegőtől és a jégtől.

Hát melyik a legjobb hűtő? Gondolkodjunk a termodinamika szemszögéből:

Egy vastag, zárt cellás habszigeteléssel

Általában minden kereskedelmi hűtőláda ugyanazt a szigetelési módszert használja: habot a belső és a külső falak között. A hab két okból is jó szigetelőanyag. Először is, gázbuborékokkal van töltve; a gázok kevésbé hatékonyan vezetik a hőt, mint a folyadékok vagy a szilárd anyagok, és a gáz apró buborékokba zárása megakadályozza, hogy a gáz konvekció útján hatékonyan adja át a hőt. Másodszor, a buborékok falát alkotó polimer molekulák meglehetősen lazán kötődnek; ez korlátozza a hő egyik molekuláról a másikra történő átadásának sebességét. (A nagy hővezető képességű anyagok, például a fémek molekulái szabadon áramló elektronokat tartalmaznak, amelyek könnyebben adják át a hőt, mint kevésbé mozgékony társaik.)

De nem minden hab egyforma! Van a zárt cellás hab és a nyitott cellás hab. A zárt cellás hab sűrű és merev, és a gázbuborékok többsége nem érintkezik egymással. A nyitott cellás hab rugalmasabb és könnyebb, de mivel a gázbuborékok többsége érintkezik egymással, a hő könnyebben áramlik át rajta, ezért kevésbé szigetel. A kétféle hab különböző típusú gázokat is tartalmaz: A nyitott cellás buborékokat gyakran vízgőzzel töltik meg, míg a zárt cellás habokat különféle más, jobb szigetelő tulajdonságokkal rendelkező vegyi anyagokkal, például pentánnal. (Évtizedekig a legtöbb szigetelő zárt cellás habot CFC-vel töltötték; ezeket fokozatosan kivonták a forgalomból, miután felfedezték az ózonrétegre gyakorolt hatásukat. A legtöbb jelenlegi habgáz nem egészen olyan jó a hideg húsok védelmére, de a légkör védelmére lényegesen jobbak!)

A nyitott cellás hab a puha oldalú ebédtartókban és hasonlókban használt habtípus, míg a kemény oldalú hűtők általában zárt cellás habot tartalmaznak a falukban. A szigetelőképességük különbsége miatt szinte mindig jobban jársz egy kemény oldalfalú hűtőtáskával, mint egy puha oldalfalúval, amennyiben a hordozhatóság nem korlátozó tényező.

Végül, és ez a legintuitívabb, a hűtőtáska hatékonysága a szigeteléshez használt hab vastagságától függ. Néhány olcsóbb hűtőtáska nem rendelkezik szigeteléssel a fedelében, vagy ezután vékonyabb szigeteléssel rendelkezik a hűtőtáska alján; mindkét tényező csökkenti a hűtőtáska hatékonyságát. Ezenkívül, ha a hűtőtáskája fedelén pohártartók vannak, fontolja meg, hogy ezek aljára szigetelőanyagból, például hungarocellből készült dugót helyezzen. (Vagy ha nem használja őket, fontolja meg, hogy spray-habbal vagy memóriahabbal töltse fel őket!)

Az, amelyik tele és nyitva marad

A szilárd anyagokhoz és folyadékokhoz képest a levegő rossz hővezető. De azért ne becsüljük alá! Minden alkalommal, amikor a hűtőtáskád tartalma érintkezik a kinti melegebb levegővel, ezek a gyorsabban mozgó molekulák bejutnak oda, és bordákon bökdösik a hideg molekulákat, gyorsabb mozgásra késztetve őket – és egy kicsit melegebbé téve a sörödet. Ezért a legjobb, ha a hűtőtáskádat nem nyitod ki gyakran. Fontolja meg, hogy külön hűtőtartályok legyenek az ételeknek és az italoknak.

A jó hűtőtartály emellett légmentesen zár. Ellenőrizze a hűtőtáska fedele körüli tömítést, és győződjön meg róla, hogy a lehető legkevesebb levegőt engedi be. Néhány hűtőt, például a YETI és az Orca hűtőt egy darab műanyagból öntik, varratok nélkül, egy roto-molding nevű eljárással. Ez hihetetlenül hatékonyan tartja távol a levegőt, de hihetetlenül drága is lehet.

Ha lehetséges úgy megtölteni a hűtőtáskát, hogy ne legyenek benne légrések, tegye ezt – lehetőleg jéggel. Mert míg a hűtőtáskában lévő jég és olvasztott víz keveréke mindig 32 Fahrenheit-fokos lesz, a hűtőtáskában lévő levegő ennél melegebb lesz. Ha ezeket a légzsebeket jéggel töltjük ki, megszabadulunk ettől a problémától.

Egy megfelelő mennyiségű (és formájú) jéggel

A jég és a tartalom általánosan elfogadott aránya körülbelül 2:1. (Az ideális arányt olyan sok tényező befolyásolja, beleértve a tartalom fajhőjét is, hogy nem érdemes minden egyes kempingezés előtt kiszámolni.) A jég olvadási sebessége közvetlenül összefügg a felületével: Egy jégtömb sokkal lassabban olvad, mint egy ugyanekkora mennyiségű jég kis kockákban. Fontolja meg, hogy vásároljon tömbjeget, vagy fagyasszon vizet egy műanyag gallonos kancsóban, hogy saját “tömböt” készítsen. (Miután ez a történet először megjelent, Fred Bucheit fizikatanár írt, hogy emlékeztessen minket arra, hogy a jég olvadása valójában kívánatos, mivel a jég így veszi fel a hőt, amely egyébként felmelegítené a sört. Ha azt szeretné, hogy a tartalma maximálisan lehűljön, a gyorsan olvadó kockák a barátja; ha hosszú útra készül, ahol a tartalmának nem kell fagyosnak lennie, a tömbjég sokkal tovább kitart.)

Amint a jég olvad, a hűtőtáskában megnő a vízszint. Ne engedd le a vizet! Ez még mindig szigeteli a hűtőtáskád tartalmát. (Lehet, hogy a víz jobban vezeti a hőt, mint a levegő, de amíg a víz hidegebb, mint a levegő, addig jobb választás a sör tárolására.)

A gyorsan mozgó molekulák a hideg dolgok ellenségei, és e molekulák távol tartása minden hűtő hősies törekvése – a legjobbak teljes mértékben kihasználják a fizika törvényeit, hogy maximalizálják teljesítményüket.

Meredith Fore jéghidegen szereti a kemény almabort, és AAAS Mass Media Fellow-ként a WIRED-nek ír a fizikáról.

Frissítve 7-11-19, 9 pm EDT, hogy tisztázzuk, hogyan segíthet az olvadó jég valóban hidegen tartani az italokat.

Mit tudunk mondani? Nem, tényleg, mit akarsz, mit mondjon neked egy házon belüli szakértőnk? Tegye fel kérdését a hozzászólásokban, vagy írjon e-mailt a Mindentudóknak.

Még több nagyszerű WIRED-sztori

• Az iskolai “agresszió” kimutatására szolgáló eszköz gyakran félresikerül
• Disney új Oroszlánkirálya a VR…üzemanyaggal táplált mozi jövője
• Google Photos hackek a képtúlterhelés megszelídítésére
• Itt az ideje adatvédelmi böngészőre váltani
• YouTube “szaros robot” királynője Tesla pickupot készített
• 📱 Tépelődsz a legújabb telefonok között? Sose félj – nézd meg iPhone-vásárlási útmutatónkat és kedvenc androidos telefonjainkat
• 📩 Még több mélyebb merülésre éhezel a következő kedvenc témádban? Iratkozz fel a Backchannel hírlevélre