Машина Эйнштейна, замораживающая воду огнем

Холодильники Эйнштейна и Силарда были нетоксичными и не выделяли озоноразрушающих газов, но были слишком сложны для использования в домашних условиях.

Эйнштейн исследовал холодильники, не выделяющие токсичных газов. Фото: YouTube.

Однажды утром 1926 года учёный Альберт Эйнштейн прочитал в газете шокирующую новость о том, что в Берлине, Германия, семья, включая детей, задохнулась, когда герметичность холодильника повредилась, и ядовитый газ распространился по всему дому. Он немедленно связался со своим другом Лео Силардом, молодым учёным и изобретателем, чтобы найти способ усовершенствовать холодильник.

В это время,Холодильники, использующие низкокипящие жидкости для понижения температуры, широко используются в домах Европы и Северной Америки.В нескольких трубках находится жидкость с низкой температурой кипения. Эта жидкость поглощает тепло, выделяемое продуктами через стенки холодильника, и нагревается до кипения, превращаясь в газ, который выходит через другие трубки, унося с собой тепло.

Затем этот газ поступает в камеру сжатия, где он конденсируется поршнем. Двигатель компрессора, издающий характерный шум холодильника, прокачивает горячий газ через множество трубок в задней части холодильника, отдавая тепло. Горячий газ постепенно теряет всё своё тепло, конденсируется в жидкость, проходит через редукционный клапан и охлаждается, запуская новый цикл поглощения тепла.

В то время в качестве хладагентов обычно использовались три газа: аммиак, метилхлорид и диоксид серы, которые были токсичны. Именно поэтому Эйнштейн был полон решимости найти лучшее решение для создания холодильников.

Эйнштейн знал, что слабым местом бытовых холодильников был компрессор, поскольку их уплотнители часто лопались под давлением. Поэтому он и Силард построили холодильник, которому не требовался компрессор, — вакуумный холодильник.

В простом вакуумном холодильнике две жидкости, абсорбент и хладагент, смешиваются в камере. При низких температурах эти две жидкости смешиваются, но при повышении температуры, обычно путём нагревания камеры небольшим пламенем метана, хладагент закипает и испаряется, превращаясь в газ, отделяясь от абсорбента.

Хладагент протекает по трубкам, отдавая тепло и возвращаясь в жидкое состояние. Затем он попадает в каналы внутри холодильника и снова поглощает тепло из продуктов, закипая и превращаясь в газ.

Тем временем, метановый пожар в исходной камере гасился, позволяя абсорберу остыть. Он охлаждался холодной водой, а затем становился настолько холодным, что, когда хладагент возвращался в камеру, абсорбер конденсировал его обратно в жидкую форму и поглощал. Благодаря смеси двух жидкостей, которые можно было разделить огнем, цикл начинался заново. «Машина для замораживания воды огнем» — довольно удачное название для изобретения Эйнштейна и Силарда.

Механизм охлаждения в холодильнике Эйнштейна-Сцилларда. Графика: EDN.

В холодильнике Эйнштейна-Сцилларда фактически используются три вида жидкости и газа, что несколько усложняет процесс. Однако их изобретение имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными холодильниками. Поскольку в нём нет двигателя, он бесшумный, редко ломается, не потребляет электричество и не требует уплотнений, которые могут повредиться и привести к утечке токсичных газов.

Эйнштейн и Силард получили патенты в шести странах на различные компоненты холодильника. Они продали часть патентов и заработали 750 долларов (около 10 000 долларов по сегодняшним меркам). Они также разработали две новые конструкции холодильников: одну, работающую на расплавленном натрии, и другую, работающую под давлением воды из кухонного крана.

Судьба нового холодильника

Однако ни один из трёх холодильников Эйнштейна и Силарда в конечном итоге не нашёл широкого применения в быту. Холодильник с натриевой плавкой оказался непрактичным для среднестатистической кухни. Водонапорный холодильник не прижился из-за низкого давления воды в немецких квартирах. Всасывающий холодильник потреблял слишком много топлива по сравнению с компрессорными.

Между тем, проблема токсичных газов в традиционных холодильниках была решена в 1930 году, когда учёные открыли новый, нетоксичный хладагент – фреон (хлорфторуглерод). В течение десятилетия каждая семья перешла на этот новый тип холодильников, оставив изобретения Эйнштейна и Силарда в прошлом.

Но у фреона есть существенный недостаток. При утечке в стратосферу ультрафиолетовое излучение расщепляет атомы хлора, создавая свободные радикалы, которые разрушают молекулы озона. Каждый свободный радикал хлора может разрушить 100 000 молекул озона, вызываяДыра в озоновом слое существует до сих пор и не будет устранена ещё несколько десятилетий. Если бы человечество раньше инвестировало в метод охлаждения пламенем Эйнштейна-Сцилларда, это избавило бы нас от множества долгосрочных проблем с озоновым слоем.

Однако изобретение Эйнштейном и Силардом холодильника не было напрасным. Оно дало Эйнштейну возможность немного отдохнуть и неплохо заработать. Силард также заработал достаточно денег, чтобы продолжить свои исследования. Позже он открыл принцип первой цепной ядерной реакции.

По данным VNE