Cỗ máy đóng băng nước bằng lửa của thiên tài Einstein

Tủ lạnh của Einstein và Szilard không gây độc và làm rò rỉ khí gây hại tầng ozone, nhưng quá phức tạp cho các hộ gia đình.

co-may-dong-bang-nuoc-bang-lua-cua-thien-tai-einstein

Einstein từng dành thời gian nghiên cứu tủ lạnh không rò rỉ khí độc. Ảnh: YouTube.

Một buổi sáng năm 1926, nhà bác học Albert Einstein đọc được tin tức chấn động trên báo về một gia đình ở Berlin, Đức, trong đó có cả trẻ em, chết ngạt khi nút bịt của tủ lạnh bị vỡ và khí độc tràn ra khắp nhà. Ông ngay lập tức liên lạc với người bạn Leo Szilard, một nhà khoa học, nhà phát minh trẻ, để cùng tìm cách cải tiến tủ lạnh.

Thời kỳ đó, tủ lạnh sử dụng các chất lỏng có độ sôi thấp để hạ nhiệt độ được sử dụng phổ biến trong các gia đình ở châu Âu và Bắc Mỹ. Các tủ lạnh này có nhiều đường ống chứa một loại chất lỏng có điểm sôi thấp. Chất lỏng này hấp thụ hơi nóng phát ra từ đồ ăn qua thành tủ và nóng lên đến mức sôi, hóa thành khí thoát ra qua các ống dẫn khác, mang theo nhiệt.

Khí này sau đó tiến vào khoang nén, được cô đọng bằng một piston. Động cơ nén tạo ra tiếng ồn đặc trưng của tủ lạnh, đẩy khí nóng qua nhiều ống sau tủ lạnh, tỏa nhiệt ra ngoài. Khí nóng dần loại bỏ hết nhiệt, cô đọng lại thành chất lỏng, chảy qua một thiết bị giảm áp và làm lạnh, bắt đầu một chu trình hấp thụ hơi nóng mới.

Ba loại khí thường dùng làm chất làm lạnh khi đó là amoniac, methyl chloride và sulfur dioxide đều là những chất độc hại. Đây chính là nguyên nhân Einstein quyết tâm phải tìm ra giải pháp tốt hơn để chế tạo tủ lạnh.

Einstein biết điểm yếu của tủ lạnh dùng trong nhà là động cơ nén, bởi nút bịt của chúng thường bị vỡ khi chịu áp suất. Vì thế, ông và Szilard chế tạo một chiếc tủ lạnh không cần động cơ nén, gọi là tủ lạnh hút nhiệt.

Với dạng tủ lạnh hút nhiệt đơn giản, có hai chất lỏng gồm chất hấp thụ và chất làm lạnh được trộn lẫn với nhau trong một khoang. Ở nhiệt độ thấp, hai chất này hòa vào nhau, nhưng nếu tăng nhiệt, thường bằng cách nung nóng khoang này với một ngọn lửa methane nhỏ, chất làm lạnh sẽ sôi và bốc hơi thành khí, tách khỏi chất hấp thụ.

Chất làm lạnh chảy qua các ống và thải nhiệt, trở lại dạng lỏng. Sau đó, nó chảy vào các kênh bên trong tủ lạnh và lại hấp thụ nhiệt từ đồ ăn, sôi lên và biến thành khí.

Trong khi đó, lửa methane ở khoang ban đầu sẽ tắt để chất hấp thụ nguội bớt. Nó tiếp tục được làm nguội bằng nước lạnh, sau đó trở nên lạnh đến mức khi chất làm lạnh trở về khoang, chất hấp thụ cô đọng nó thành dạng lỏng và hấp thụ lại. Với hỗn hợp hai chất lỏng có thể chia tách bằng lửa, một chu trình mới lại bắt đầu. "Cỗ máy đóng băng nước bằng lửa" là tên gọi khá thích hợp cho sáng chế của Einstein và Szilard.

co-may-dong-bang-nuoc-bang-lua-cua-thien-tai-einstein-1

Cơ chế làm lạnh trong tủ lạnh của Einstein-Szilard. Đồ họa: EDN.

Tủ lạnh Einstein-Szilard thực ra sử dụng đến ba loại chất lỏng và khí, khiến chu trình trở nên phức tạp hơn một chút. Tuy nhiên, sáng chế của họ có những điểm vượt trội hơn tủ lạnh thông thường. Vì không sử dụng động cơ nên chúng không tạo tiếng ồn và hiếm khi hỏng hóc, cũng không sử dụng điện, không cần đến nút bịt dễ vỡ và gây rò rỉ khí độc.

Einstein và Szilard nhận được nhiều bằng sáng chế tại 6 quốc gia cho những thành phần khác nhau của tủ lạnh. Hai người bán được một số bằng sáng chế và thu về 750 USD (khoảng 10.000 USD hiện nay). Họ cũng phát triển thêm hai mẫu tủ lạnh mới, một loại dùng natri nấu chảy, loại kia sử dụng áp lực nước từ vòi nước trong bếp.

Số phận của loại tủ lạnh mới

Tuy nhiên, cả ba loại tủ lạnh của Einstein và Szilard cuối cùng đều không được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình. Loại tủ lạnh sử dụng nấu chảy natri không thiết thực lắm với các gian bếp thông thường. Loại sử dụng áp lực nước thất bại vì các căn hộ chung cư ở Đức có áp lực nước kém. Tủ lạnh hút nhiệt thì đốt quá nhiều nhiên liệu so với những chiếc tủ lạnh dùng động cơ nén.

Trong khi đó, vấn đề khí độc của tủ lạnh truyền thống được giải quyết vào năm 1930, khi các nhà khoa học tìm ra một loại khí làm lạnh mới không độc là Freon (chlorofluorocarbon). Chỉ trong một thập kỷ, mọi gia đình đã chuyển sang dùng loại tủ lạnh mới này, khiến các sáng chế của Einstein và Szilard trở thành dĩ vãng.

Nhưng khí Freon có một nhược điểm lớn. Khi chúng rò rỉ và thoát ra, bay lên tầng bình lưu, tia cực tím phân tách các nguyên tử clo, tạo ra các gốc tự do gây hại đến phân tử ozone. Mỗi gốc tự do clo có thể phá hủy 100.000 phân tử ozone, khiến tầng ozone bị thủng. Lỗ thủng này ngày nay vẫn tồn tại và sẽ không thể phục hồi trong vài thập kỷ. Nếu đầu tư cho phương pháp làm lạnh bằng lửa của Einstein-Szilard ngay từ đầu, con người có lẽ đã tránh được rất nhiều rắc rối trong dài hạn với tầng ozone.  

Tuy nhiên, sáng chế tủ lạnh của Einstein và Szilard cũng không hoàn toàn lãng phí. Nó đem lại cho Einstein quãng thời gian tạm nghỉ cùng với một khoản tiền kha khá. Szilard cũng kiếm được số tiền đủ để ông tiếp tục đầu tư nghiên cứu. Sau này, ông đã tìm ra nguyên lý đằng sau phản ứng hạt nhân dây chuyền đầu tiên.

Theo VNE

tin mới

Lễ phát động

Ngành Giáo dục phát động thi đua '90 ngày quyết tâm đạt kết quả cao trong kỳ thi tốt nghiệp THPT năm 2024'

(Baonghean.vn) - Việc tổ chức chương trình nhằm động viên, khích lệ cán bộ, nhà giáo, người lao động cùng học sinh trong toàn ngành thực hiện tốt nhiệm vụ dạy và học, góp phần tạo nên những thành công đối với kết quả tốt nghiệp Trung học phổ thông năm 2024.

Hướng nghiệp

Hướng nghiệp cho học sinh: Bắt đầu từ nhà trường

(Baonghean.vn) - Hướng nghiệp có ý nghĩa quan trọng đối với các học sinh, nhất là với học sinh cuối cấp. Hiện nay, đây cũng là nhiệm vụ được các nhà trường quan tâm với mục đích định hướng giúp học sinh có lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với khả năng, điều kiện kinh tế và đúng với đam mê.

Tiếng Anh

Nữ sinh lớp 9 đưa danh hiệu Thủ khoa môn Tiếng Anh về với huyện rẻo cao Kỳ Sơn

(Baonghean.vn) - Với 15,15 điểm, Phan Thái Anh Thư, lớp 9B, Trường THCS thị trấn Mường Xén là nữ sinh duy nhất giành giải Nhất và là thủ khoa môn Tiếng Anh (bảng B) tại Kỳ thi học sinh giỏi tỉnh năm nay. Phải chờ đến 14 năm, ngành giáo dục huyện Kỳ Sơn mới một lần nữa đạt được thành tích này.

Hành trình đến danh hiệu thủ khoa môn Ngữ Văn tỉnh Nghệ An của nữ sinh nghèo Khơ Mú

Hành trình đến danh hiệu thủ khoa môn Ngữ Văn tỉnh Nghệ An của nữ sinh nghèo Khơ Mú

(Baonghean.vn) - Bố mẹ đi làm thuê, hai anh em ở nhà nương tựa vào nhau để sống. Để có tiền ăn học, Moong Thị Thơm phải đi giữ trẻ thuê nhưng niềm đam mê học Văn vẫn không bao giờ tắt lụi. Kết quả ngọt ngào đến với em khi giành thủ khoa môn Ngữ văn trong kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 9 vừa qua.

Đại diện các bên tiến hành ký Kế hoạch phối hợp xây dựng mô hình. Ảnh: An Quỳnh.

Nghệ An triển khai mô hình 'Giáo dục ý thức chấp hành pháp luật và kỹ năng sống trong các trường học'

(Baonghean.vn) - Sáng 12/3, Công an tỉnh chủ trì, phối hợp với Sở Giáo dục và Đào tạo tổ chức Lễ ký kết kế hoạch phối hợp trong xây dựng, triển khai mô hình “Giáo dục ý thức chấp hành pháp luật và kỹ năng sống trong các trường học” trên địa bàn tỉnh Nghệ An.

Môn Toán

Kỳ tích của đội tuyển Toán ở ngôi trường mang tên Lý Nhật Quang

(Baonghean.vn) - Với 3 giải Nhất, 1 thủ khoa và 100% thành viên đều đạt giải, đội tuyển Toán của Trường Trung học cơ sở Lý Nhật Quang (Đô Lương) đã làm nên kỳ tích tại Kỳ thi học sinh giỏi tỉnh lớp 9. Thành tích có được không phải bằng sự may mắn mà từ sự kiên trì, vượt khó của cả thầy và trò.

Nhân viên

‘Đường dài’ như biên chế giáo viên

(Baonghean.vn) - Tình trạng thiếu giáo viên, nhân viên trường học đã diễn ra tại Nghệ An nhiều năm qua, dẫn đến rất nhiều khó khăn cho các nhà trường. Trong khi đó, hàng nghìn giáo viên, nhân viên hợp đồng và sinh viên sư phạm mới tốt nghiệp lại khó xin việc dẫn đến nhiều nghịch lý.

 Bỏ 'đặc quyền' của chứng chỉ IELTS là hợp lý!

Bỏ 'đặc quyền' của chứng chỉ IELTS là hợp lý!

(Baonghean.vn) - Mấy ngày nay, một số học sinh, phụ huynh và cả giáo viên thường nhắc đến việc Bộ giáo dục và Đào tạo có văn bản chính thức yêu cầu ngành Giáo dục các địa phương bỏ quy định đưa chứng chỉ IELTS vào danh mục điều kiện ưu tiên cộng điểm hoặc tuyển thẳng vào lớp 10.

Tiếng Anh

Không sử dụng chứng chỉ ngoại ngữ để tuyển sinh vào lớp 10: Cần có lộ trình phù hợp

(Baonghean.vn) - Chứng chỉ IELTS lâu nay được xem là giấy “thông hành” để tuyển sinh đầu vào, trong đó có tuyển sinh lớp 10. Chính vì thế, mới đây Bộ Giáo dục và Đào tạo ra văn bản về việc không tuyển thẳng hoặc ưu tiên đối với học sinh có chứng chỉ ngoại ngữ nhận được nhiều sự quan tâm.