Tủ lạnh không cần điện của người xưa hoạt động thế nào?
Trong điều kiện thích hợp, ta vẫn có thể tạo ra một "" có nhiệt độ thấp tới 6 độ C trong những ngày nắng nóng 40 độ mà không cần phải tiêu tốn điện.
Đây là Z.e.e.r P.o.t.
Tiết trời nắng nóng luôn là điều kiện rất tốt để vi khuẩn phát triển làm hư hỏng thức ăn. Ngày nay chúng ta vẫn bỏ thức ăn vào tủ lạnh để có thể bảo quản lâu hơn. Nhưng ngày xưa khi ko có tủ lạnh thì sao?
Câu trả lời là có thứ có thể thay thế cho tủ lạnh ngày nay, và cấu trúc của nó hết sức đơn giản, nó được gọi là Z.e.e.r P.o.t có cấu tạo gồm 2 chiếc chậu làm bằng đất nung xếp lồng vào nhau, ở giữa có một lớp cát ướt.
Z.e.e.r P.o.t có tác dụng thế nào?
Loại chậu này đã và đang được sử dụng rất nhiều tại các hộ gia đình nghèo ở vùng nông thôn Châu Phi và Trung Đông, nơi có nắng nóng khủng khiếp và nhiệt độ có thể lên tới 50 độ C.
Z.e.e.r P.o.t được sử dụng rất rộng rãi ở Châu Phi.
Mặc dù những người nông dân ở đây sử dụng Z.e.e.r P.o.t với mục đích là bảo quản thức ăn được tươi lâu hơn chứ không phải để đáp ứng mọi thứ như một chiếc tủ lạnh chạy điện. Nhưng điều gây sốc là nếu đặt Z.e.e.r P.o.t trong một môi trường cực khô có độ ẩm không khí rất thấp và có một luồng gió nhẹ thổi qua chậu liên tục thì khoảng không chứa thức ăn bên trong Z.e.e.r P.o.t có thể hạ xuống tới mức gần 6 độ C, trong khi ngăn bảo quản thức ăn của tủ lạnh hiện nay là 4 độ C. Tất nhiên đó là khi ở điều kiện lý tưởng, môi trường xung quanh chỉ khoảng dưới 20 độ C.
Bảng thống kê nhiệt độ bên trong Z.e.e.r P.o.t phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài và độ ẩm không khí.
Tuy nhiên ở điều kiện thông thường, người nông dân vẫn có thể bảo quản rau tươi trong suốt cả tuần mà không bị héo úa, trong khi với nhiệt độ khoảng 40 độ C, rau sẽ rũ ra chỉ sau nửa ngày.
Cấu tạo vô cùng đơn giản của Z.e.e.r P.o.t
Sở dĩ Z.e.e.r P.o.t rất phù hợp với những vùng nông thôn có điều kiện khí hậu nắng nóng khắc nghiệt là bởi nó rất dễ chế tạo và hoạt động hiệu quả.
Cấu tạo của một chiếc Z.e.e.r P.o.t.
Cấu tạo của chiếc "tủ lạnh" này chỉ bao gồm 2 chiếc chậu đất nung lồng vào nhau, ở giữa 2 lớp chậu có đổ một lớp cát ướt để cách nhiệt của lớp trong với môi trường và thu nhiệt trong chậu đẩy ra ngoài môi trường.
Mặc dù có cấu tạo hết sức đơn giản, nhưng không có nghĩa là Z.e.e.r P.o.t không sử dụng gì đến kiến thức vật lý của con người. Mà ngược lại, cơ chế hoạt động của Z.e.e.r P.o.t phức tạp chẳng kém gì một chiếc tủ lạnh chạy điện ngày nay.
Áp dụng rất nhiều kiến thức vật lý cơ bản
Để hiểu hơn về cách thức làm mát của Z.e.e.r P.o.t và tìm ra nguyên do tại sao một chiếc chậu không có điện lại có thể hạ nhiệt xuống tới mức gần 6 độ C trong điều kiện lý tưởng, chúng ta cần biết qua về cách những chiếc tủ lạnh bình thường ngày nay hoạt động trước đã.
Cơ chế làm lạnh của tủ lạnh:
Tủ lạnh ngày nay làm lạnh với cơ chế "giãn nở thu nhiệt, nén thải nhiệt" của chất lỏng nhằm lấy nhiệt lượng ở buồng lạnh, mang về dàn nóng để thải ra ngoài.
Chu trình làm lạnh của tủ lạnh truyền thống.
Cơ chế này được thực hiện theo ý muốn của con người bằng cách sử dụng một loại gas đặc biệt và máy nén để tạo ra sự biến đổi của khí gas từ thể lỏng sang thể khí.
Tại dàn nóng, khí gas được máy nén, nén lại thải toàn bộ nhiệt lượng ra ngoài mội trường và đẩy chất lỏng mát này vào giàn lạnh, tại giàn lạnh, chất lỏng này được giảm áp để chuyển đổi thành thể khí, trong quá trình bốc hơi từ lỏng sang khí nó sẽ thu nhiệt và theo ống dẫn mang trở lại dàn nóng, lúc này máy nén lại hoạt động ép chất khí chuyển về thể lỏng và thải ra toàn bộ nhiệt lượng đã lấy được trong buồng lạnh, kết thúc một chu trình làm lạnh.
Cơ chế làm lạnh của Z.e.e.r P.o.t:
cũng vẫn sử dụng nguyên tắc bay hơi thu nhiệt, Lớp cát ướt ở giữa sẽ đóng vai trò là chất lỏng, sẽ ngấm vào lớp đất nung xốp của chậu ngoài, và được nhiệt độ nóng và khô bên ngoài làm bay hơi, chính quá trình bay hơi chất lỏng ở mặt ngoài của chậu sẽ lấy đi nhiệt lượng của "buồng lạnh" ở bên trong và thải vào không khí theo sự bay hơi.
Nguyên lý hoạt động của Z.e.e.r P.o.t.
Trong khi đó, lớp cát ướt vừa đóng vai trò giữ cho nhiệt lượng cực cao ở bên ngoài môi trường không làm nóng ngược trở lại buồng lạnh bên trong, giống như các lớp xốp dày trên thân tủ lạnh hiện nay vậy.
Những nhược điểm của Z.e.e.r P.o.t
Trông thì có vẻ rất hay, nhưng Z.e.e.r P.o.t vẫn luôn tồn tại những nhược điểm khiến nó không thể hoạt động tốt ở một số vùng có thổ những không phù hợp.
- Không thể hoạt động tốt ở những nơi có độ ẩm cao
Vì làm lạnh bằng cơ chế bay hơi chất lỏng tại mặt ngoài của chậu đất nung, nên Z.e.e.r P.o.t cần phải đặt trong một môi trường thật khô thoáng với độ ẩm chỉ khoảng dưới 40% để tạo sự chênh lệch cho độ ẩm trên chậu có thể khuếch tán vào không khí, tốc đọ bay hơi càng cao thì buồng lạnh bên trong càng mát nhanh.
Do đó, dù hoạt động rất hiệu quả ở Châu Phi và Trung Đông nhưng sẽ không hoạt động tốt ở một số nước có khí hậu nóng ẩm như Việt Nam, bởi độ ẩm không khí tại khu vực này thường cao trên 80%.
- Mất tác dụng nếu để ánh nắng mặt trời chiếu trực diện vào
Ánh nắng trực tiếp là một nguồn năng lượng vô tận, khi bị chiếu trực tiếp, toàn bộ nhiệt lượng được đẩy ra ngoài môi trường sẽ bị bơm ngược trở lại trong chậu bởi nhiệt lượng của ánh sáng mặt trời cao hơn rất nhiều so với lượng nhiệt ít ỏi thoát ra do bay hơi.
- Chậu bên ngoài phải làm bằng một vật liệu xốp
Ngay từ đầu, người ta đã dùng chậu đất nung để tạo ra Z.e.e.r P.o.t bởi loại vật liệu này khá xốp và có khả năng hút nước vào bên trong thành chậu do đó nó mới tạo điều kiện để chất lỏng bốc hơi tại mặt ngoài.
Vì vậy, dù có chế tạo Z.e.e.r P.o.t bằng loại chậu nào thì lớp bên ngoài của nó luôn phải là một loại vật liệu xốp, không tráng men hay bất cứ biện pháp phủ bề mặt nào khiến nước không thể bay hơi.
- Z.e.e.r P.o.t cỡ vừa và nhỏ sẽ hoạt động hiệu quả hơn những chậu cỡ lớn
Khả năng làm lạnh của Z.e.e.r P.o.t cao hay thấp phụ thuộc vào tỉ lệ giữa diện tích bề mặt bay hơi và thể tích buồng lạnh cần làm mát ở bên trong. Khi tăng kích thước Z.e.e.r P.o.t, thể tích cần làm mát bên trong sẽ tăng theo hàm bậc 3 (m3), còn diện tích bay hơi mặt ngoài sẽ chỉ tăng theo hàm bậc 2 (m2). Vì vậy kích cỡ chậu càng lớn thì tỉ lệ giữa mặt ngoài và buồng lạnh sẽ càng thấp, hiệu quả của Z.e.e.r P.o.t cũng giảm xuống.
Như thế, không phải ngày nay chúng ta mới có điều kiện để làm lạnh và bảo quản thức ăn, những người sống tại các vùng siêu khắc nghiệt cũng đã phải tự mình tìm ra cách để sinh tồn trước tự nhiên. Và Z.e.e.r P.o.t là một trong những phát minh có ý nghĩa nhất thời đó.
Các bạn có thể tham khảo một số mẫu tủ lạnh tại đây: https://dienlanhsanaky.com/
