Холодильникам тоже жарко!

В жаркие дни, которые в средней полосе случаются все чаще, вполне может произойти неприятность: вдруг откажет холодильник. Не то чтобы сломается совсем  — нет, он будет урчать попрежнему, но холода вы в нем больше не обнаружите, даже в морозильной камере снег исчезнет. Представляете: жена в панике, в квартире жара, продукты портятся…

Конечно, можно предположить, что нарушилась теплоизоляция (например, износилась резина на дверце), но в этом случае чаще срабатывало бы реле. Сами посудите  — если регулятор стоит в положении, которое соответствует температуре  –10°С в морозильной камере, то как только температура в ней станет больше, специальный датчик даст команду включить компрессор. И холодильник будет урчать до тех пор, пока температура снова не понизится до  –10°С, после чего автоматически выключится. Так что плохая изоляция изменит только режим «труда и отдыха» холодильника, температура же останется прежней. Конечно, если теплоизоляции вообще нет (или открыта дверца), холодильник не сможет заморозить продукты даже при непрерывной работе компрессора. Кстати, отсюда очевидно решение известной задачи: «Как изменится температура в помещении, если открыть дверцу холодильника?» Правильный ответ: станет теплее, поскольку компрессор (который выделяет тепло) будет работать дольше.

Но если не изоляция виной, то что же? Вспомним, как работает холодильник: в нем используют круговой термодинамический цикл, который осуществляется с помощью «холодильного агента» или просто хладагента. Это может быть любой сжижающийся газ, в том числе пары воды, аммиак, смесь пропана и пропилена, фреоны (они же хладоны) и даже воздух. Обычно в бытовых холодильниках используют фреоны (фреон-12, фреон-114 и  др.).

Кстати, первая цифра в обозначении фреона  — это число атомов углерода минус  1 (для производных метана эта цифра опускается), вторая  — число атомов водорода плюс  1, третья  — число атомов фтора (если оно больше  9, то перед ним ставится дефис). Если есть двойная связь, то четвертая цифра  — это  1, а если есть бром  — то буква  В, за которой следует число этих атомов. Постепенное снижение симметричности в изомерах обозначается буквами  a, b, c и  т.д. (фреон  12 CF₂Cl₂, фреон 12В1 CF₂ClBr, фреон  124а CF₂ClCHF₂…).

Пусть в нашем холодильнике хладагентом служит фреон-114 (1,1,2,2-тетрафтор1,2-дихлорэтан, CF₂Cl-CF₂Cl). При атмосферном давлении и комнатной температуре это газ. В компрессоре он сжимается и при этом нагревается. Нагретый газ, проходя через конденсатор (радиатор), отдает тепло окружающему воздуху, а сам охлаждается. Конденсатор расположен на задней стенке холодильника и в рабочем состоянии всегда горячий (поэтому нельзя ставить холодильник вплотную к стенке). Охлаждение сжатого газа приводит к тому, что он конденсируется, то есть становится жидкостью. Это тоже сопровождается выделением тепла в окружающую среду. Из конденсатора жидкий фреон поступает в специальное устройство, дроссель, назначение которого  — резко снизить давление (это достигается очень просто: жидкий фреон проходит через небольшое отверстие и оказывается в камере с большим объемом); при этом часть жидкости испаряется, а температура падает. Дальше фреон попадает в испаритель (расположен в морозильной камере холодильника), где жидкость полностью выкипает и температура сильно понижается. Пары холодного фреона откачиваются компрессором, сжимаются, и цикл повторяется.

То, как газ конденсируется в жидкость, зависит от хладагента, поскольку у каждого соединения  — своя зависимость температуры конденсации газа от давления. Так, пары фреона-114 сконденсируются в жидкость при давлении 4  атм, если их температура будет не выше  45°С. Так оно обычно и бывает, если на кухне не слишком жарко, скажем, около  25°С. Но если температура в помещении повысится до  30°С, то пары фреона в конденсаторе не смогут так охладиться, чтобы при данном давлении превратиться в жидкость. Снижение давления (в дросселе) сжатых паров фреона температуру понизит, но охлаждение при этом будет значительно слабее, чем при испарении жидкости. А вот если компрессор может создать давление 6  атм, то пары фреона-114 будут конденсироваться даже при  60°С, и никаких проблем. Когда в холодильнике другой фреон (например, фреон-12), то зависимость его температуры кипения от давления будет другая (20°С при  5,7  атм) и для него потребуется более мощный компрессор. Сравнительно высокое давление требуется и для сжижения аммиака (25,7°С при  10  атм). Вот почему в очень жаркое лето одни холодильники работают исправно, а другие  — нет.