Πες μου γιατί: Κρυώνει το νερό στο ψυγείο.

της Λίας Καραμπατέα

Όσο διανύουμε ακόμη τους θερινούς μήνες (τους όσο θερινούς προσπαθούν να μας δείξουν ότι είναι), ας δούμε από πιο «κοντά» κάτι σχετικό με την περίοδο αυτή.

Πώς κρυώνει το νερό και όλα τα τρόφιμα μέσα στο ψυγείο; Πώς διατηρούν μετά αυτή τη θερμοκρασία τους; Γιατί το κρύο νερό ζεσταίνεται όταν το αφήσουμε έξω;

Πριν λίγες μέρες, πίνοντας καφέ, άκουσα μια διπλανή παρέα να συζητά κάτι σχετικό. Προσπαθώντας να λύσουν αυτή την απορία τους κατέληξαν πως όλη τη δουλειά την κάνει η θερμότητα, η οποία είναι «κάτι σαν ενέργεια» (όπως είπαν) και αφού είναι «κάτι σαν ενέργεια» μπορεί να πηγαίνει όπου θέλει… από τα κρύα προς τα ζεστά, από τα ζεστά προς τα κρύα κ.ο.κ…

Το ενδιαφέρον λοιπόν όταν ψάχνεις απάντηση για κάτι δεν είναι μόνο όταν ανακαλύπτεις κάτι που δεν ήξερες, αλλά και όταν καταρρίπτεις πράγματα που είχες συνηθίσει να τα ξέρεις λάθος..!

Καταρχήν, θερμότητα και θερμοκρασία δεν είναι το ίδιο. Η θερμοκρασία περιγράφει την κατάσταση ενός σώματος (ή συστήματος σωμάτων). Η θερμότητα είναι μορφή ενέργειας. Προκύπτει στις (θερμικές) αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωμάτων (ή συστημάτων σωμάτων), και εφόσον πρόκειται για ενέργεια, δεν μπορούμε να πούμε ότι «δημιουργείται» από το τίποτα, ότι «καταστρέφεται», ούτε ότι κάποιο σώμα σε δεδομένη στιγμή «έχει» συγκεκριμένη τιμή ή ποσότητα θερμότητας.

Η ροή της θερμότητας γίνεται αυθόρμητα από τα θερμά προς τα ψυχρά σώματα (2ος θεμελιώδης νόμος της Θερμοδυναμικής). Η θερμότητα μεταδίδεται με αγωγή (επαφή), με μεταφορά και με ακτινοβολία. Στην ακτινοβολία, η μετάδοση γίνεται ηλεκτρομαγνητικά μέσω απορρόφησης (π.χ. Ήλιος). Στην αγωγή, γίνεται μεταφορά μεταξύ δύο σωμάτων μέσω της επαφής τους. Τέλος, στη μεταφορά, η μετάδοση γίνεται μέσω της κίνησης και επαφής ενός ρευστού με άλλα.

Κάθε στερεό σώμα, αναλόγως του υλικού από το οποίο αποτελείται, έχει διαφορετική θερμική αγωγιμότητα, η οποία με τη σειρά της, μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. Στα ρευστά, τα σωματίδια κινούνται άτακτα, και με αυξανόμενο ρυθμό όσο πιο μεγάλη είναι και η θερμοκρασία. Έτσι, αλλάζει (μεγαλώνει/μικραίνει αντίστοιχα) ο ρυθμός αγωγής.

Συνοψίζοντας λοιπόν, η θερμότητα πάντα ρέει και πάντα ρέει από τα θερμά προς τα ψυχρά σώματα. Ο μοναδικός λόγος που συμβαίνει αυτό είναι η θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ των δύο σωμάτων. Ανάλογα τη φύση των υλικών και την περίπτωση που έχουμε, προκαλείται αυτή η ροή ώστε να επέλθει ισορροπία.

Το ποσό της θερμότητας που μεταφέρεται (και όχι που «υφίσταται» σε ένα σώμα όπως εξηγήσαμε) υπολογίζεται για κάθε μηχανισμό μετάδοσης, με θερμοδυναμικές αναλύσεις, στις έννοιες και τους μαθηματικούς υπολογισμούς των οποίων δεν υπάρχει λόγος να συνεχίσουμε αυτή τη στιγμή.

Άραγε λοιπόν, όταν βάζουμε ένα μπουκάλι νερό στο ψυγείο, το ψυγείο του μεταφέρει θερμότητα ή το νερό μεταφέρει τη δική του; Το ψυγείο δεν είναι ένας αυθόρμητος μηχανισμός της φύσης. Λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια και χρησιμοποιεί αντλία θερμότητας. Ένα κατάλληλο ρευστό υπό τις σωστές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας γίνεται αέριο σε θερμοκρασία χαμηλότερη των τροφίμων και διαχέεται στον εσωτερικό χώρο του ψυγείου. Καταφέρνει να μειώσει τη θερμική ενέργεια των πραγμάτων που υπάρχουν μέσα και στη συνέχεια οδηγείται στο ειδικό μεταλλικό πλέγμα στην πίσω πλευρά του (έχετε παρατηρήσει ότι όποτε το αγγίζετε είναι ζεστό; Αυτός είναι ο λόγος!). Εκεί, η θερμοκρασία του θα ξαναπέσει για να ξανακάνει την ίδια πορεία από την αρχή. Έτσι, με τεχνητό τρόπο, το ψυγείο πάει ανάποδα στη μονόδρομη πορεία της θερμότητας.

Τελικά τίποτα δεν είναι όπως φαίνεται…