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 холодильнике есть несколько трубок, заполненных жидкостью с низкой температурой кипения. Эта жидкость поглощает тепло, выделяемое продуктами через стенки, 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 несколько трубок в задней части холодильника, выделяя тепло. Горячий газ постепенно теряет всё своё тепло, конденсируется в жидкость, проходит через редукционный клапан и охлаждается, начиная 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 холодильника.

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 гасится, чтобы охладить абсорбер. Он охлаждается холодной водой, а затем настолько, что, когда хладагент возвращается в камеру, абсорбер конденсирует его в жидкость и снова поглощает. При смешивании двух жидкостей, которые можно разделить огнем, цикл начинается снова. «Огнеохлаждающая машина» — довольно удачное название для изобретения Эйнштейна и Силарда.

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

В холодильнике Эйнштейна-Сцилларда фактически использовались три вида жидкости и газа, что несколько усложняло процесс. Однако их изобретение имело ряд преимуществ по сравнению с обычными холодильниками. Поскольку в нём не было двигателя, он работал бесшумно и редко ломался, не потреблял электричество и не требовал уплотнителя, который мог бы сломаться 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. Холодильник с всасывающим насосом сжигал гораздо больше топлива, чем компрессорные модели.

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

Но у фреона есть существенный недостаток. При утечке в стратосферу ультрафиолетовые лучи расщепляют атомы хлора, создавая свободные радикалы, разрушающие молекулы озона. Каждый свободный радикал хлора может разрушить 100 000 молекул озона, вызывая…Дыра 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, чтобы продолжать инвестировать в свои исследования. Позже он открыл принцип, лежащий в основе первой ядерной цепной реакции.

По данным VNE