Ο Αϊνστάιν και το οικολογικό ψυγείο

Μια μέρα του 1920 στο Βερολίνο, ένα μόλις χρόνο πριν του απονεμηθεί το βραβείο νόμπελ, ο Αινστάιν διάβασε τυχαία στην εφημερίδαένα άρθρο, που περιέγραφε το θάνατο μιας ολόκληρης οικογένειας από ένα δηλητηριώδες αέριοπου είχε διαρρεύσει από το ψυγείο τους. Πράγματι, πολλά θανατηφόρα ατυχήματα συνέβησαν κατά τη δεκαετία του 1920, λόγω της διαρροής χλωρομεθανίου από τα ψυγεία

Εκείνα τα χρόνια ο περισσότερος κόσμος διέθετε ψυγεία πάγου. Τα καινούργια μηχανικά ψυγεία είχαν μόλις αρχίσει να γίνονται γνωστά, όμως ήταν πολύ θορυβώδη και μπορούσαν να γίνουν πολύ επικίνδυνα. Όλα τα ψυκτικά που ήταν διαθέσιμα την πρώιμη εποχή των ηλεκτρικών ψυγείων (διοξείδιο του θείου, μεθυλοχλωρίδιο και αμμωνία) ήταν πολύ τοξικά και εύφλεκτα και μπορούσαν να προκαλέσουν και θάνατο σε περίπτωση διαρροής στο σπίτι.

Ο Αϊνστάιν πίστευε πως έπρεπε να υπάρχει καλύτερη μέθοδος ψύξης. Και σ’ αυτό συμφωνούσε ο συνάδελφός του Λίο Σίλαρντ (Leó Szilárd).Οι δύο επιστήμονες συναντήθηκαν και συμπέραναν ότι το πρόβλημα με την τεχνητή ψύξη δεν περιοριζόταν στο δηλητηριώδες ψυκτικό. Ο πραγματικός ένοχος είναι η μηχανική φύση των ψυγείων. Όποιος ξέρει από μηχανές, γνωρίζει ότι τα κινητά μέρη προκαλούν φθορές σε οποιοδήποτε σύστημα. Αφαιρέστε τα κινητά μέρη και το σύστημα πιθανότατα δε θα παρουσιάσει ποτέ διαρροή.

Χρησιμοποιήσαν λοιπόν τις γνώσεις τους πάνω στη θερμοδυναμική για να φτιάξουν ένα σύστημα ψύξης, το οποίο δεν θα χρειαζόταν κανενός είδους συμπιεστή για να δίνει μηχανική κίνηση.

Το 1926 οι Αινστάιν-Σίλαρντυπέγραψαν συμβόλαια με την γερμανική AEG. Η AEG λοιπόν, αποφάσισε να κατασκευάσει το ψυγείο με το πρωτότυπο εξάρτημα που ονομάστηκε ηλεκτρομαγνητική αντλία Αινστάιν-Σίλαρντ.

Το ψυγείο αυτό δεν είχε κινούμενα μέρη, αλλά την ηλεκτρομαγνητική αντλία Αινστάιν-Σίλαρντ και δούλευε ως εξής: Ένα μέταλλο σε υγρή μορφή σφραγιζόταν σε αεροστεγές δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα. Γύρω από τον κύλινδρο τυλιγόταν σπειροειδές σύρμα, το οποίο προκαλούσε μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο που περιέβαλλε το υγρό. Εξαιτίας του μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου το υγρό μέταλλο μετακινούνταν και λειτουργούσε σαν έμβολο που συμπιέζει το ψυκτικό. Οι υπόλοιπες διαδικασίες του ψυκτικού κύκλου, ήταν παρόμοιες με αυτές των σημερινών συμβατικών ψυγείων.

Στις 31 Ιουλίου 1931 το ψυγείο Αινστάιν-Σίλαρνττέθηκε τελικά σε λειτουργία. Δούλευε μια χαρά, αλλά έκανε και αυτό πολύ θόρυβο. Τους Αινστάιν-Σίλαρντβοήθησε ο συμφοιτητής του Σίλαρντ, Κορόντι (Albert Korodi). Μάλιστα ο Κορόντι προσελήφθη από την AEG ως μόνιμος μηχανικός, καταφέρνοντας στη συνέχεια να μειώσει σημαντικά το θόρυβο και να βελτιώσει το κράμα του υγρού μετάλλου.

Το όλο σχέδιο δεν πήγε καλά για πολλούς λόγους. Σίγουρα η παγκόσμια οικονομική ύφεση δεν βοήθησε και πολύ την κατάσταση. Ούτε έφεραν αποτέλεσμα οι συνεχείς βελτιώσεις στο σχεδιασμό του ψυγείου. Όμως αυτό που κυριολεκτικά άφησε στην άκρη το ψυγείο του Αινστάιν-Σίλαρντ, ήταν η ανακάλυψη, το 1928,από τον Midgley Thomas Jr., του Freon. Επρόκειτο για ένα μη τοξικό ψυκτικό που εξάλειφε εντελώς για τον άνθρωπο τουςκινδύνους από διαρροή.

Το ψυγείο τωνΑινστάιν -Σίλαρντδεν έχει μόνο ιστορική αξία, αλλά εξακολουθεί να εμπνέει τους σύγχρονους ερευνητές.

Ερευνητικές ομάδες στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης πειραματίζονται βασιζόμενοι στο σχέδιο των Αινστάιν -Σίλαρντενώ,άλλες ομάδες στο πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ και του τεχνολογικού ινστιτούτου της Δανίας πειραματίζονται στη ψύξη διαμέσου μαγνητικών πεδίων. Το ενδιαφέρον αναζωπυρώθηκε εξαιτίας της καταστροφής του όζοντος στην ατμόσφαιρα από το φρέον κι άλλους χλωροφθοράνθρακες και την ανάγκη εξεύρεσης εναλλακτικών λύσεων.

Ο Malcolm McCulloch, ηλεκτρολόγος μηχανικός στην Οξφόρδηκαι η ομάδα του κατασκεύασαν ένα πρωτότυπο του ψυγείου των Αινστάιν -Σίλαρντ. Αντί όμως να συμπιέζει ένα ψυκτικό αέριο εχθρικό προς το περιβάλλον, όπως γίνεται στα κλασσικά ψυγεία, το πρωτότυπο αυτό χρησιμοποιεί συμπιεσμένο αέριο για να διατηρεί κρύατα προιόντα.

Στο πρωτότυπο αυτό ψυγείο, οι ερευνητές συμπλήρωσαν μια φιάλη με υγρό βουτάνιο. Καθώς το βουτάνιο βράζει, μειώνει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του ψυγείου.

Ο McCulloch και η ομάδα του,πειραματίζονται με διάφορα είδη αερίωνγια τη βελτίωση του σχεδιασμού.

Το γεγονός ότι το ψυγείο δεν έχει κινούμενα μέρη θα μπορούσε να θεωρηθεί ως πλεονέκτημα, καθώς απαιτεί ελάχιστη συντήρηση και θα μπορούσε να αποδειχτεί ιδιαίτερα χρήσιμο στις αγροτικές περιοχές.

Τέλος ο McCulloch τονίζει ότι το ψυγείο είναι απλώς ένα ακόμα πρωτότυπο, αλλά ελπίζει μια ημέρα στην εμπορευματοποίηση του. Το έργο είναι μέρος ενός σχεδίου για την ανάπτυξη ισχυρών συσκευών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιοχές χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα.

Ερευνητές στην Δανία και συγκεκριμένα από το Technical University of Denmark, εφήυραν έναν τρόπο να “παράγουν” ψύξη χρησιμοποιώντας μαγνήτες.

Η μέθοδος βασίζεται στην ύπαρξη αντίθετων μαγνητικών πεδίων, τα οποία χρησιμοποιούνται για να αυξήσουν την θερμοκρασία σε ένα υλικό. Κατόπιν η θερμότητα μεταφέρεται μέσω του νερού ή άλλου μέσου και ψύχει έναν συγκεκριμένο χώρο.

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το νέο ψυγείο θα έχει απόδοση μέχρι και 60% περισσότερο από τα κλασσικά ψυγεία.

• Τα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας εφεύρεσης είναι κάτι παραπάνω από εμφανή.
• Τα νέα ψυγεία θα είναι αθόρυβα.
• θα καταναλώνουν ελάχιστο ηλεκτρικό ρεύμα.
• Θα είναι φιλικά προς το περιβάλλον.
• Θα είναι πιο αποδοτικά.

Σε δοκιμές που έκαναν, κατάφεραν να ρίξουν την θερμοκρασία ενός χώρου από τους είκοσι βαθμούς Κελσίου στους έντεκα.

Για την ιστορία να πούμε ότι η ψύξη μέσω μαγνητικού πεδίου, δεν είναι κάτι καινούριο.

Η βασική αρχή λειτουργίας της μαγνητικής ψύξης βασίζεται στο μαγνητοθερμιδικό φαινόμενο ( είναι ένα φαινόμενοκατά το οποίο η μεταβολή της θερμοκρασίας σε κατάλληλο υλικό προκαλείται με έκθεση του υλικού σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο). Τα πρώτα λειτουργικά μαγνητικά ψυγεία κατασκευάστηκαν το 1933 για ερευνητικούς σκοπούς.

Ένα κατάλληλο υλικό που μεταβάλλει τη θερμοκρασία του μέσα σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο είναι το κράμα Γαδολίνιου.Ανεβαίνει η θερμοκρασία τουκαθώς διέρχεται μέσα από το μαγνητικό πεδίο,αποβάλλονταςθερμότητα στο περιβάλλον, έτσι ώστε να εξέρχεται από το μαγνητικό πεδίο ψυχρότερο (με χαμηλότερη θερμοκρασία) από όταν μπήκε.