المضخة الحرارية

عندما يفتح ليون النافذة في يوم صيفي حار، يصبح الجو دافئا بالداخل سريعا كالخارج. هذا لأن الحرارة تنتقل عادة من المكان الأكثر حرارة إلى الأقل حرارة، حتى تتساوى الحرارة في المكانين. لكن هناك أجهزة تجعل الحرارة تنتقل في الاتجاه المعاكس - من المكان البارد إلى المكان الدافئ. جرب فتح الثلاجة ليون! عندما تفتح الباب، سترى أنه رغم حرارة الجو بالخارج، يظل داخل الثلاجة باردا. كيف يمكن ذلك؟! إذا نظرنا خلف الثلاجة يمكننا رؤية شبكة بأنبوب معدني طويل ملفوف. يؤدي هذا الأنبوب لداخل الثلاجة. إنه مملوء بسائل يسمى المبرد. إنه يمتص الحرارة من داخل الثلاجة وينقلها للهواء الخارجي، مما يجعل داخل الثلاجة باردا. تتدفق الحرارة من الساخن إلى البارد، لذا يجب أن يكون المبرد في الأنبوب داخل الثلاجة أكثر برودة من محيطه. ثم عليه أن يصبح أكثر حرارة من هواء المطبخ بطريقة ما، ليتمكن من تحرير الحرارة خارجا. كيف يعمل؟ من الممكن تغيير حرارة المبرد من خلال زيادة وتقليل ضغطه. هناك جزء خاص يزيد من ضغط المبرد - الضاغط. عندما يزيد الضغط في الضاغط، تزيد حرارة المبرد، فيصبح غازا ساخنا يتدفق في الأنبوب لخارج الثلاجة. إنه أكثر حرارة من الخارج، لذا يُحرر الحرارة للهواء ثم يبرد. تنخفض الحرارة لكن الضغط ما زال مرتفعا، ويعود الغاز لسائل ثانية. تسمى هذه العملية بالتكثيف وتحدث في الشبكة خلف الثلاجة. نسمي هذا الجزء بالمكثف. ثم يمر السائل عبر جزء آخر، يسمح المبرد بالتمدد. لأن المبرد يتمدد، ينخفض الضغط، وتنخفض الحرارة كذلك. الجزء الذي يحدث خلاله ذلك يسمى بصمام التمدد. بعدما يمر المبرد عبر صمام التمدد، يتحول لمزيج من السائل البارد والغاز. يمر ذلك المزيج عبر أنبوب داخل الثلاجة. هناك، يمتص الحرارة من محيطه ويتحول إلى غاز - يتبخر. لهذا يسمى هذا الجزء بالمبخر. ثم يعاود الغاز التدفق إلى الضاغط، وتتكر الدورة بأكملها. عبر هذه الدورة، تُضخ الحرارة باستمرار من جو البارد إلى الحار. تسمى الأجهزة التي تقوم بذلك بالمضخات الحرارية. الثلاجات ليست المكان الوحيد الذي يمكننا تطبيق هذا النظام به. يمكن استخدام المضخة الحرارية لتبريد أو حتى تدفئة المنازل! هناك أنواع مختلفة من المضخات الحرارية، يمكنها امتصاص الحرارة من الهواء أو الماء أو حتى الأرض. في الصيف، تعمل مضخة الحرارة تماما كالثلاجة - تمتص الحرارة من داخل المنزل وتضخها للخارج. في الشتاء، يمكن عكس اتجاه العملية، فيتم امتصاص الحرارة من الخارج وضخها داخل المنزل. لا تولد مضخات الحرارة حرارة، وإنما فقط تنقلها من مكان لآخر من خلال تكثيف وتبخير المبرد. إنها تستهلك طاقة قليلة وهي صديقة للبيئة. لكن لا تترك باب الثلاجة مفتوحا لوقت طويل يا ليون. خذ بعض الأيسكريم من المُثلج، سيساعدك على التبرد أيضا!