Podtlak u zamrzivaču

Um caruje, snaga klade valja

Imam hladnjak s dva odjeljka, gornjim za zamrzavanje i donjim za normalno hlađenje. Uzeo sam nešto iz gornjeg odjeljka i zatvorio ga, a onda sam se sjetio da mi treba još nešto. Međutim, vrata se više nisu dala otvoriti, pa sam snažno povukao ručku, koja se slomila i ostala mi u ruci. U servisu sam kupio novu ručku i rekli su da se to često događa. Pitao sam se zašto se isto ne događa i s donjim odjeljkom hladnjaka koji je približno na 4 °C - 10 °C.?

Ovo je klasičan primjer termodinamike na djelu.

Ručka se slomila jer sam instinktivno jače povukao vrata, ne misleći da će se vrata lakše otvoriti za samo minutu ili dvije kada se tlakovi izjednače (putem sitnih propuštanja zraka ili otvora).
Postalo mi je jasno da je vjerojatno došlo do kolapsa vodene pare u vlažnom zraku. Naime, kada otvorite zamrzivač, ulazi topli, vlažni zrak koji sadrži značajnu količinu vodene pare u usporedbi s hladnim, suhim zrakom koji je izvorno bio unutra. Kada zatvorite vrata, para se kondenzira u tekućinu ili čak u inje. Ova promjena faze uklanja molekule vode iz plinovite faze i uzrokuje nagli pad broja molekula plina u odjeljku, a to snižava tlak puno više nego što bi to učinilo samo hlađenje zraka koji bi ostao plinovit nakon hlađenja.
Podcijenio sam pad tlaka uzrokovanog promjenom faze. Vodena para se hlađenjem pretvara u tekući kondenzat. Zrak bi se hladio sporo i ne bi smanjio svoj volumen za 1600 puta, već samo za 1/5.

Sjetio sam se pokusa sa zgnječenom limenkom.

U praznu limenku ulijte oko 0,3 dl vode i stavite ju na štednjak da voda proključa. Kada se limenka ispuni parom, brzo je uronite, naopako, u hladnu vodu. U trenutku dodira s hladnom vodom, neka nevidljiva sila će je tako brzo zgužvati da će vam gotovo ispasti iz ruke.

Dakle, sljedeći put kada se netko bori s vratima zamrzivača, nesvjesno sudjeluje u maloj, stvarnoj termodinamičkoj demonstraciji!

Više pojedinosti o limenci u ovom poglavlju članka