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Dans le passé, on utilisait la glace pour conserver les aliments. La glace était alors un bien de valeur transporté par bateau d’un continent à l’autre. Seules les personnes fortunées pouvaient se permettre d’acheter de la glace en quantité suffisante pour espérer passer l’été.
De nombreux inventeurs tentèrent de fabriquer de la glace artificielle à la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle. L’Écossais William Cullen est le premier a obtenir un peu de glace par vapeur d’eau sous « cloche à vide » et en fit la première démonstration publique en 1756.
La première machine frigorifique a été inventée en 1834 par Jacob Perkins, un Américain de 68 ans, du Massachussetts. La machine utilisait de l'éther dans un cycle de compression de vapeur.
En 1850, Ferdinand Carré, un ingénieur français, inventa une machine frigorifique à l'eau et à l'ammoniac.
En 1851, James Harrison, un imprimeur écossais, émigré en Australie, inventa un système de réfrigération à compression de vapeur. Alors qu'il nettoyait des caractères à l'éther dans l’entreprise de presse qu’il a achetée, il remarqua que le liquide refroidissait fortement le métal en s'évaporant. Harrison eut l'idée de comprimer l'éther gazeux avec une pompe pour le transformer en liquide, puis de laisser l'éther liquide revenir à l'état gazeux en provoquant un refroidissement. Il utilisa ce principe dans une brasserie et pour fabriquer de la glace en faisant passer dans de l'eau les tuyaux refroidis par l'éther gazeux. Il fit faillite en 1860 car la glace naturelle qu'on importait par bateau d'Amérique restait moins chère.
Réfrigérateur moderne
En 1858, Charles Tellier, un ingénieur français né à Amiens, crée la première machine frigorifique à circulation de gaz ammoniac liquéfié. Celle-ci peut être utilisée aussi bien dans le monde industriel que domestique. Plus tard, en 1865, il construit une machine à compression mécanique à gaz liquéfié. Ces inventions permettent la réfrigération industrielle et le transport réfrigéré, notamment par bateau.
En 1876, le scientifique allemand Carl von Linde invente le réfrigérateur domestique tel que nous le connaissons aujourd'hui. Le principe de l'invention de Linde permet de fabriquer industriellement en 1913, le tout premier réfrigérateur domestique.
Les 3 états des substances
Une substance peut avoir 3 états différents : solide, liquide et gaz. L’eau (liquide), par exemple peut se transformer en glace (solide), lorsque la température passe sous les 0 degrés Celsius ou en vapeur (gaz) lorsque la température est supérieure à 100 degrés Celsius.
Comment une substance se réchauffe ou se refroidit-elle?
La chaleur est une source d’énergie finie. C'est a dire que la quantité est fixe. La substance absorbe la température ambiante pour atteindre le même niveau que celle-ci. Ainsi, si vous mettez un bol d'eau froide à 10 degrés Celsius dans une pièce isolée de 30 degrés Celsius, l'eau absorbera la chaleur ambiante pour atteindre environ 30 degrés Celsius. De même, si vous mettez 1000 bols d'eau à 10 degrés Celsius, dans la même pièce isolée à 30 degrés Celsius, ils absorberont la chaleur et, de ce fait, la pièce sera plus froide que la première puisque les 1000 bols d'eau absorberont plus de chaleur que le bol unique.
Lorsqu’une substance change d’état, ses molécules changent. Ainsi, à l’état solide, les molécules sont regroupées et ne bougent que très peu. A l’état liquide, elles sont plus espacées et leur mouvement est plus important, puis, à l’état de gaz, elles sont très espacées et bougent beaucoup.
Comment un réfrigérateur fonctionne-t-il?
Le réfrigérateur utilise les principes décrits ci-dessus. Au lieu de l’eau, il utilise une substance appelée le fréon. Le fréon se vaporise (se transforme en gaz) à une température qui se situe entre 4 et 10 degrés Celsius.
Le réfrigérateur est composé de 4 composants principaux:
Le détenteur
Un détendeur contrôle le débit du réfrigérant liquide dans l'évaporateur. Il s'agit en fait d'un très petit appareil sensible aux changements de température du réfrigérant.
Le compresseur
Le compresseur se compose d'un moteur qui « aspire » le réfrigérant de l'évaporateur et le comprime dans une bouteille pour produire un gaz chaud à haute pression.
L’évaporateur
L'évaporateur absorbe la chaleur des éléments conservés à l'intérieur ce qui transforme le réfrigérant liquide en vapeur.
Le condenseur
Le condenseur aide à la liquéfaction du réfrigérant gazeux en absorbant sa chaleur et en l'expulsant ensuite vers l'environnement.
Le réfrigérant, qui est à l'état liquide, passe à travers le détendeur et se transforme en liquide froid en raison de la chute soudaine de pression.
Au fur et à mesure que le liquide réfrigérant froid circule dans l'armoire de refroidissement, il absorbe la chaleur des aliments à l'intérieur du réfrigérateur. En absorbant cette chaleur, le réfrigérant se réchauffe et se transforme en gaz, Il s'écoule dans le compresseur, qui l’aspire à l'intérieur et comprime les molécules ensemble pour en faire un gaz chaud à haute pression.
Maintenant, ce gaz se transporte vers les serpentins du condenseur (tuyaux de radiateur minces) situés à l'arrière du réfrigérateur, où les serpentins aident à dissiper sa chaleur afin qu'elle devienne suffisamment froide pour se condenser et se reconvertir dans sa phase liquide. Parce que la chaleur collectée par les aliments est transmise à l'environnement via le condenseur, elle est chaude au toucher.
Après le condenseur, le réfrigérant liquide retourne au détendeur, où il subit une chute de pression et redevient un liquide froid. Il absorbe ensuite la chaleur du contenu du réfrigérateur et tout le cycle se répète.