冷蔵庫を開けても冷えないのはなぜですか？冷蔵庫はどのように機能するのでしょうか?

冷蔵庫を開けても温度が下がらないのはなぜかご存知ですか？ 知らなくても大丈夫です。Interesting Historyの編集者がお教えします。

冷蔵庫内の温度は非常に低いので、食品を低温で保存できます。では、暑い夏に冷蔵庫のドアを開けると部屋が涼しくなるのだろうかと考える人もいるかもしれません。この質問に答えるには、まず冷蔵庫がなぜ涼しくなるのかを理解する必要があります。

冷蔵庫の基本構造には、蒸発器、圧縮機、凝縮器、毛細管の 4 つの主要コンポーネントがあります。これらは通常、銅管で接続され、外気と接触せず、冷媒という物質で満たされた独立した空間を形成します。

かつては冷媒として主にフロン12（ジクロロジフルオロメタン）が使用されていましたが、大気中のオゾン層を破壊し、温室効果をもたらすことが判明し、使用が禁止されました。フロン134a（テトラフルオロエタン）に置き換えられました。フロン134aには興味深い「性質」があります。蒸発器内に入ると、-26.5℃で気体となって蒸発し、冷蔵庫内の食品やその他の物品から熱を吸収して、冷蔵庫内を冷却します。

コンプレッサーはまず蒸発器から出てきたフロンを高温高圧の蒸気に圧縮し、それを凝縮器に押し込み、凝縮器を通して周囲の空気に熱を伝えます。同時に冷却され、液体に戻ります。極細の毛細管に入った後、再び蒸発器に戻り、体積が急激に膨張し、急速に気化して熱を吸収します。このサイクルが繰り返され、冷蔵庫内の温度が下がります。

このプロセスの間、冷蔵庫は常に周囲の空気に熱を伝達しています。この過程で、食品の熱は蒸発器内のフロンに吸収され、フロンの流れに乗って凝縮器に到達し、凝縮器を通して室内の空気に伝達されます。フロンが流れる主な理由はコンプレッサーの圧縮によるもので、コンプレッサーは電気を使用します。コンプレッサーが作動すると、電気エネルギーの一部が熱に変換され、フロンに吸収され、最終的にコンデンサーを通じて空気に伝達されます。したがって、実際には、凝縮器によって空気に伝達される熱は、蒸発器によって食品から吸収された熱と電気に変換された熱の合計に等しくなります。

冷蔵庫の動作原理を理解すれば、上記の質問に答えることができます。冷蔵庫のドアを開けても、実際に室内の空気温度が下がるわけではないことは明らかです。それだけでなく、冷蔵庫は内部温度が上昇したことを「発見」するため、引き続き「冷却」しようとし、室内の空気温度が上昇します。そのため、夏でも私たちはお気に入りの飲み物や食べ物を冷やすために冷蔵庫を使います。