یخچال

نام پروژه: یخچال

نوع پروژه: علمی

سطح پروژه: ساده

هدف پروژه:

هدف از این پروژه آشنایی با طرز کار یخچال، مطالعه و تحقیق درباره آن و سپس اقدام به ساخت آن می باشد.

وسائل مورد نیاز: یخ- نمک- لوله مسی- محفظه عایق

1- تحقیق درباره یخچال ها

برای شروع باید منابعی که جهت جمع آوری اطلاعات در موردیخچال نیاز دارید پیدا کنید.

به عنوان مثال شما می توانید منابع زیر را بکار گیرید:

کتابخانه مدرسه یا کتابخانه شخصی

کتاب علوم دوم راهنمایی

اینترنت و سایت های مربوطه

پرسش از دیگران

باز دید از کار خانه یخچال ستزی مثلاً کار خانه آزمایش

فیلم های آموزشی

نرم افزار های کامپیوتری

سایت تبیان و...

ممکن است شما منابع دیگری هم داشته باشید که می توانید به منابع بالا اضافه کنید.

بهتر است هر چه سریعتر دست بکار شوید دور هم جمع شوید و تقسیم مسئولیت کنید.

مثلاً یکی مسئول شود به کتابخانه سری بزند و کتاب هایی که در آن ها در مورد یخچال اطلاعاتی هست جمع آوری کند و یا کتاب هایی که بعضی هایتان در خانه دارید و به درد می خورد جمع کند. این شخص باید علاوه بر کتاب هایی که فقط در مورد یخچال نوشته شده اند به کتاب های "به من بگو چرا؟" و "فرهنگ های لغت" و "دانستنی های علمی" سری بزند و مطالبی را جمع آوری کند.

شخص دیگری باید مسئولیت مطالعه کتاب علوم دوم راهنمای بخش گرما را به عهده بگیرد و مطالبی را که در مورد یخچال گفته است مطالعه و جمع آوری کند.

شخص سوم باید دسترسی به اینترنت داشته باشد و تجربه کار با اینترنت را هم داشته باشد تا بتواند با جستجو در سایت های مختلف مطالب و عکس و حتی فیلم هایی در مورد یخچال جمع آوری کند.

در اینجا چند سایت در مورد یخچال معرفی می کنم ولی این ها کافی نیستند و باید خود تان بیشتر جستجو کنید.

در این سایت طرز کار یخچال را همراه با عکس مشاهده خواهید کرد.

www.Howstuffwork.com

در این سایت شما توضیحات بیشتری در مورد انتقال گرما پیدا خواهید کرد.

در این سایت توضیحات خوبی در مورد نحوه نگهداری یخچال و مواد غذایی داخل آن بیان شده است که شما می توانید در روز نمایشگاه به باز دید کنند گان ارائه دهید.

www.aftab.ir/refrigeretor.htm

در مورد سایت های فوق توضیحات بیشتری را در صفحات بعدی مشاهده خواهیم کرد.

برای جستجو در اینترنت بهتر است به سایت http://www.google.com بروید و در محل جستجو عبارت های زیر را تایپ کنید:

"Refrigeretor"

به شکل زیر نگاه کنید:

و یا سایت google را به زبان فارسی در آور ید و عبارت یخچال را در آن جستجو کنید.

همچنین تلاش کنید از مدرسه خود تان بخواهید فیلم های آموزشی ای که در مورد یخچال و طرز کار آن و یا یخچال های طبیعی موجود می باشد را برایتان تهیه کنند و یا به شرکت سروش زنگ بزنید و از آن ها بخواهید که اگر فیلمی در این مورد در آرشیو خود دارند به شما بدهند.

یاد تان باشد سری هم به نرم افزار های کامپیوتری بزنید و ببینید CD به درد بخوری در مورد یخچال و روش های سرد کردن و... وجود دارد یا نه؟

راستی فراموش نکنید که حتماً از طریق مدرسه باز دید از یک کار خانه یخچال سازی را در برنامه خود قرار دهید. مثلاً کار خانه یخچال سازی آزمایش که در تهران- بزرگراه بابایی می باشد. شما با فیلمبرداری و مصاحبه از کار کنان این کار خانه اطلاعات خوبی جمع آوری خواهید کرد.

پس تلاش کنید با استفاده از همه مواردی که در بالا گفتیم اطلاعات خوبی جمع آوری کنید تا بتوانید به صورت یک مقاله در آورید. اطلاعاتی که باید جمع آوری کنید باید به صورت موارد زیر طبقه بندی کنید:

- تاریخچه

- روش های سرد کردن از قدیم تا به امروز

- اجزای اصلی یخچال و طرز کار آنها

- کمپر سور

- مایع خنک کننده

- سیستم انتقال گرما به محیط (شبکه لوله های پشت یخچال)

- پمپ و موتور یخچال

- محیط زیست و خطرات مایع خنک کننده

- مدار های الکتریکی

- عایق های گرمایی

انرژی گرمایی همیشه از مواد گرم به مواد سرد منتقل می شود. این انتقال به راه های مختلفی انجام می گیرد.

1- هدایت: در این روش دو جسم باید با هم در تماس باشند در این صورت جنبش مولکول های جسم گرم موجب می شود که مولکول های جسم سرد نیز به حرکت در آیند و آن جسم گرم شود. در روش هدایت فلزات رسانای خوبی برای انتقال گرما می باشند. وقتی قاشق فلزی را در داخل یک ظرف آب داغ می گذارید به سرعت گرم می شود ولی اگر یک قاشق چوبی یا پلاستیکی را داخل آن قرار دهید گرمایی را منتقل نمی کند و داغ نخواهد شد.

2- تابش: در این روش گرما به صورت اشعه هایی در هوا با سرعت نور منتقل می شود. به عنوان مثال خورشید گرمای خود را با همین روش به زمین منتقل می کند.

3- همرفت: در این روش گرما به حرکت هوا و یا جریان آب منتقل می شود. مثلاً یک شوفاژ را در نظر بگیر ید. هوای اطراف شوفاژ گرم شده و سبک می شود و در نتیجه به سمت بالا حرکت می کند. و هوای سرد جای هوای گرم بالا رفته را می گیرد و به شوفاژ نزدیک می شود. هوای گرم بالا رفته بعد از مدتی سرد شده و سنگین می شود و دوباره به پایین می آید. این عمل به صورت یک چرخه ادامه می یابد تا تمام هوای اتاق گرم شود.

یک بخاری برقی به سه روش فوق گرما را منتقل می کند. یعنی از طریق تماس با هوا و به صورت هدایت از طریق تشعشع (تابش) و از طریق همرفت که از طریق تابش و همرفت بیشتر گرما منتقل می شود. در روش تابش رنگ های روشن کمتر گرما را جذب می کنند و یا از خود عبور می دهند ولی اجسام تیره گرمای بیشتری را به خود جذب می کنند. نسیم کنار دریا نیز به همین دلیل تشکیل می شود در این زمینه فکر کنید. بنا بر این سعی کنید در ساخت یخچالتان از رنگ های روشن بخصوص رنگ نقره ای استفاده کنید. در این صورت انتقال گرمای کمتری بین یخچال شما و محیط اطراف انجام می گیرد.

اما یخچال چگونه خنک می کند؟

وقتی مایع سرد کننده در داخل لوله های موجود در دیواره یخچال به جریان می افتد به دلیل آنکه این مایع تمایل دارد سریع تبخیر شود (مثل بنزین که سریع تبخیر می شود) گرمای داخل یخچال را برای تبخیر خود می گیرد تا بخار شود در نتیجه یخچال خنک می شود. همچنین توجه داشته باشید که دمای مایع سرد کننده در داخل کمپر سور پایین آمده است و در نتیجه این مایع سرد تر از هوای داخل یخچال است و چون گرما از جای گرمتر به جای سرد تر می رود در نتیجه از هوای یخچال به مایع سرد کننده منتقل می شود. به روش های فوق یخچال مواد غذایی و هوای داخل خود را خنک می کند.

اما به نظر شما مایع سرد کننده که اکنون گرما گرفته و گرم شده است چگونه دوباره خنک می شود؟

این مایع بعد از اینکه گرمای داخل یخچال را گرفت به شبکه های پشت یخچال می رود. اگر پشت یخچال را نگاه کنید، این شبکه ها به صورت لوله های شبکه ای شکل دیده می شوند و کمی هم داغ هستند. وقتی مایع سرد کننده به داخل این شبکه می رود به دلیل اینکه مدت زیادی در این لوله ها به جریان خود ادامه می دهد با هوای اطراف خود در تماس می باشد و لذا گرمای خود را به محیط و هوای اطراف یخچال می دهد و تا حدودی خنک می شود اما بعد از این از طریق لوله ها مایع سرد کننده به داخل شیر انبساط رفته و فشارش توسط این دستگاه کم می شود و در نتیجه سرد شده و آماده ورود دوباره به یخچال می شود (به شکل نگاه کنید).

حال نوبت به آن رسیده است که ساخت یخچال را شروع کنید چرا تعجب می کنید شما باید یک یخچال واقعی بساز ید. ساخت یخچال بسیار ساده است ولی در عین حال نیاز به همت زیاد شما دارد. ابتدا باید فکر کنید و ابعاد یخچال خود را مشخص کنید به نظر من ابعاد 40× 30× 70 مناسب باشد.

پس باید جنس بدنه یخچال را مشخص کنید. قاعدتاً یخچال خود را از جنس فلزی نمی توانید بساز ید چون فلز عایق خوبی در برابر گرما نیست و گرمای محیط به راحتی وارد یخچال شما خواهد شد و آن را از کار خواهد انداخت. ممکن است این سۆال برای شما بوجود آید که پس چرا یخچال های خانه ما فلزی است؟ بله درست است آنها از جنس فلز هستند ولی فقط لایه رویی بدنه یخچال از جنس فلزات و بعد از آن در لایه های داخلی، عایق های گرمایی قرار گرفته است.

اگر شما بخواهید یخچال خود را از جنس فلز بساز ید و هم سنگین خواهد شد و هم یک کار اضافه دیگر هم باید بکنید و آن خریدن عایق حرارتی مناسب و نصب آن به بدنه فلزی است که بسیار پر درد سر می باشد.

پس جنسی را انتخاب کنید که هم عایق حرلرتی خوبی باشد و هم سبک. نظر تان چیست؟

خوب اکنون وقت آن است که مایع خنک کننده را انتخاب کنید و اینکه چگونه آن را به داخل یخچال هدایت کنید!؟

می توانید از گاز هایی که در یخچال های موجود در خانه ها وجود دار ند استفاده کنید و یا گاز فریون.

در این حالت دو شکل دار ید:

1- اکثر این گاز ها سمی هستند

2- بسیار گران هستند

پس چه باید کرد؟

تا به حال دیده اید که در روز های سرد زمستان رفتگران بر روی برف و یخ موجود در خیابان ها نمک می پاشند؟

فکر می کنید برای چه این کار را می کنند؟

آن ها با انجام این کار، برف و یخ روی خیابان ها را زود تر آب و ذوب می کنند. به این دلیل که نمک یک نا خالصی است و نقطه ذوب یخ را پایین می برد مثلاً از 0 درجه سانتی گراد به 5- درجه سانتی گراد. اگر دمای هوا را 0 درجه سانتی گراد در نظر بگیر یم یخ های روی خیابان نمی توانستند ذوب شوند (قبل از ریختن نمک) زیرا نمی توانستند از هوای اطراف گرما بگیر ند تا ذوب شوند.

چون هم دما با هوای اطراف هستند ولی با ریختن نمک نقطه ذوب یخ پایین می رود مثلاً 5- درجه سانتی گراد در این حالت یخ می تواند از هوا که 0 درجه سانتی گراد است گرما بگیرد و ذوب شود.

مخلوط یخ و نمک دمای بسیار پایینی دارد حتی تا 18- درجه سانتی گراد هم می رسد. (بستگی به میزان نمک و یخ دارد) نظر تان چیست که شما هم از مخلوط یخ و نمک استفاده کنید؟

با انتخاب مایع مناسب، باید روشی را برای هدایت این مایع به داخل یخچال خود پیدا کنید. همانطور که در قسمت های قبل گفتم این مایع باید بتواند گرمای داخل یخچال را بگیرد. پس باید از لوله هایی استفاده کنید که عایق گرما نباشد و بتوانید آنها را خم کنید تا به صورت مار پیچی همه جای یخچال شما را پر کند. بهترین لوله، لوله ای می باشد قطعاً لوله پلاستیکی نمی توانید بکار بر ید چون اجازه انتقال گرما از یخچال و مایع سرد کننده را نمی دهد. لوله مسی هم ارزان است هم عایق گرما نیست و رسانای خوبی است و هم می توان آن را به راحتی خم کرد.

ممکن است این سۆال برایتان پیش آید که چرا، باید همه جای یخچال را دیواره های یخچال را پر از لوله مسی کرد؟

تصور کنید که تمام دیواره های یخچال پوشیده از لوله مسی باشد در اینصورت مایعی که در داخل آن در جریان است با هوای داخل یخچال بیشتر در تماس است و مدت زمان بیشتری طول می کشد تا از یک سر لوله وارد شده و از طرف دیگر خارج شود. بنا بر این گرمای بیشتری را از هوای داخل یخچال می گیرد و داخل یخچال خنک تر می شود.

تا اینجای کار همه چیز خوب پیش می رود اما چگونه باید مایع خنک کننده را به داخل لوله های مسی فرستاد؟ بهترین چیز پمپ می باشد اما چه نوع پمپی؟ پمپ مکانیکی یا الکتریکی؟

به نظر پمپ الکتریکی مثل پمپ کولر مناسب باشد. شکل زیر یکی از پمپ های کولر را نشان می دهد.

از اجزای اصلی یخچال فقط کمپر سور می ماند. کمپر سور و کار آن را قبلاً برایتان توضیح داده بودم. در اینجا اگر مایع خنک کننده شما محلول یخ و نمک باشد دیگر نیازی به کمپر سور نمی باشد. چرا که این مایع وقتی گرمای محیط یخچال را می گیرد سریعتر تبخیر نمی شود. همچنین شما در یخچالی که ساخته اید مرتباً مایع داخل یخچال را با استفاده از یخ و نمک خنک می کنید و دیگر نیازی به کمپر سور ندار ید.

بسیار خوب اکنون همه چیز آماده و مشخص است پس دست به کار شوید.

ابتدا باید بدنه را با استفاده از چسب مخصوص بساز ید اگر بدنه شما چوبی باشد از چسب چوب باید استفاده کنید و اگر شیشه ای یا طلقی و پلاستیکی باشد چسب آکواریوم (که برای ساخت آکواریوم بکار می رود) بسیار مناسب و مقاوم می باشد. وقتی بدنه را به شکل مکعب مستطیل می باشد می ساز ید باید حواستان جمع باشد که همه وجه ها را به هم نچسبانید چرا که اگر فضای مناسبی ندار ید که بتوانید لوله هایی را بر روی دیواره داخلی نصب کنید. پس بهتر است که فقط قاعده و سه وجه کناری را بچسبانیم و بعد از کار گذاشتن لوله ها، سقف یخچال و در آن را بچسبانید.

حال زمان خم کردن لوله های مسی و قرار دادن آن ها دور تا دور دیواره های داخلی یخچال می باشد. اگر بخواهید با دست لوله های مسی را که خریده اید خم کنید باید به شما توصیه کنم که چند برابر لوله مسی ای که نیاز دارید بخر ید!

تعجب نکنید چرا که اگر با دست این لوله ها را خم کنید در هنگام خم کردن این لوله صدمه دیده و قطر آن ها در محل خمیدگی بسیار نازک شده یا می شکند.

بهتر است سری به ابزار فروشی محل بزنید و از آن ها بخواهید فنر مخصوص خم کردن لوله مسی را به شما بدهد. این فنر اندازه های مختلف دارد و بسته به قطر لوله مسی شما که بزرگ یا کوچک می باشد متفاوت هستند پس توجه داشته باشید که در هنگام خرید این فنر قطر لوله مسی ای را که خریده اید را به فروشنده نشان دهید و از او بخواهید فنر مناسب خم کردن این قطر لوله را به شما بدهد. حتماً طرز کار این فنر و نحوه خم کردن لوله مسی را از او بپرسید و بگویید به شما یک نمونه نشان دهد تا یاد بگیر ید. لوله های مسی را بهتر است به صورت مار پیچ در آورده و با بست های پلاستیکی به دیواره یخچال متصل کنید.

اکنون باید فکری به حال جمع آوری مایع خنک کننده و محل قرار دادن پمپ بکنید. می توانید یک ظرف انتخاب کنید (یک ظرف پر عمق و بزرگ) و داخل آن را پر از یخ و نمک نمایید. سپس پمپ را در داخل آن قرار دهید و لوله های مسی را به داخل ظرف هدایت کرده و به پمپ متصل کنید.

اکنون یخچال شما تا حدود زیادی آماده شده است. فقط باید کمی آن را زیبا کنید مثلاً در داخل آن دما سنج قرار دهید و یا...

تکلیف: به عنوان تکلیف از یخچال خود عکس بگیر ید و برای ما ارسال نمایید.

محل بازدید/ اردو/ خرید: کارخانه یخچال سازی

منابع مطالعه: کتاب ترمودینامیک ون وایلن

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان

تنظیم: اعظم اژدری

مطالب مرتبط:

مکانیزم یخچال

یخچال