domenica 13 settembre 2015

Come funziona un frigorifero

Estate o inverno che sia, il frigorifero risulta sempre essenziale in ogni casa. Una bibita fresca? Un po' di gelato che ci sta sempre bene magari davanti una bella serie TV? 
Tranquilli, non c'è d'aver paura. Il frigorifero è lì, pronto a darci una mano. 
Pronto a contrastare tutti i batteri che si insinuano nel cibo e a permettere una conservazione più duratura di ciò che riponiamo nel magico elettrodomestico. 
Perché, ammettiamolo. Anzi, lo ammetto: per me il frigo è stato sempre un oggetto magico, roba da spada nella roccia insomma. Ma questi erano i miei sogni da piccolo, quindi lasciamo perdere.

Crescendo poi, oltre a capirne il funzionamento, ho anche apprezzato l'ingegno di un qualcosa che, apparentemente (tra poco capirete perché apparentemente) sembra opporsi ad una legge fondamentale della natura. Il principio di cui parlo è la seconda legge della termodinamica. Infatti tale principio è legato alla per-alcuni-mistica entropia (di cui abbiamo parlato qui) ma che, in sostanza, si riferisce all'irreversibilità di alcuni processi termodinamici; ad esempio, il semplice fatto che il calore passa dal corpo più caldo a quello più freddo. Forse un fatto scontato, ma di una profondità fisica entusiasmante a mio avviso.

E allora come si fa ad invertire la situazione, cioè a raffreddare? Ecco, prima cosa da capire sennò non possiamo proprio andare avanti: nel frigorifero non avviene il contrario della seconda legge della termodinamica, ma avviene esattamente ciò che dice la seconda legge della termodinamica. Ovvero, nel frigorifero, il calore passa dal corpo più caldo a quello più freddo. 

Ma come? Che razza di frigorifero è allora? Calma, calma e sangue...freddo, appunto.
Cerchiamo di capire un attimo.

Quali sarebbero, in questo caso, il corpo caldo che riscalda e il corpo freddo che viene riscaldato?
Ebbene, il corpo caldo sarebbe un qualunque oggetto che riponete in frigo mentre il corpo freddo é un certo gas refrigerante che scorre nelle "viscere" del nostro elettrodomestico preferito (ovviamente dopo la lavastoviglie, è chiaro).

Questo fatto del corpo caldo e freddo va affrontato ancora più in dettaglio. Prendiamo un minestrone. 
Buono sì, ma che c'entra? Ecco, quando lo mettiamo sul fornello il minestrone é il corpo freddo che riceve calore (dal fornello, appunto). Quando invece lo mettiamo nel frigo (o meglio nel congelatore), in quel caso il minestrone é il corpo caldo che riscalda il gas refrigerante. 
Guardando le cose in questo modo non c'è nulla di sorprendente e l'unica cosa da capire realmente è cosa accade nel frigorifero.

Se volete, un piccolo schema della situazione é il seguente (e ora andremo a vedere i vari passaggi):


Fonte: http://www.ior.org.uk/
Beh, prima di tutto attacchiamo la spina elettrica, altrimenti il nostro frigo non vedrà la luce (letteralmente!) e il ciclo che stiamo per raccontare non potrà andare avanti.
Partiamo dall'esterno per iniziare il nostro racconto. Il gas passa per il compressore (Compressor, in figura) dove viene, appunto, compresso, cioè sottoposto ad una maggiore pressione e viene dunque riscaldato. Si tratta della stessa cosa che avviene se provate ad usare una pompa per bici e ostruite il foro di uscita mentre spingete la pompa: praticamente l'aria all'interno si riscalda. E lo stesso accade al gas refrigerante.

A questo punto il gas riscaldato viene fatto passare in un tubo-serpentina (Condenser, in figura) attraverso il quale si raffredda cedendo calore all'ambiente esterno. Raffreddandosi, il gas condensa diventando liquido.

Successivamente, il liquido passa attraverso una valvola di espansione (Expansion device, in figura) dove in pratica la pressione viene diminuita e il liquido torna parzialmente gas.
Inoltre questa abbassamento di pressione comporta un raffreddamento del liquido: si va da circa 30 °C a -25°C.

In conclusione, questa miscela di liquido e gas a circa -25°C finisce dentro il nostro frigo, solitamente in una serpentina situata dietro la parete di fondo del frigo (Evaporator, in figura). E cosa accade qui? Succede che il cibo presente nel frigo cede calore alla miscela liquido-gas riscaldandola e quindi facendo evaporare il rimanente liquido della miscela. E via, di nuovo il gas ricomincia il ciclo del frigorifero e ancora e ancora.

Bene, direi che abbiamo finito. Suggerirei di andare in cucina, aprire il frigo e prendere una bella bibita fresca e gustarla con la consapevolezza che tale freschezza é tutto merito della fisica.