דף הסבר מלא ומפושט — קירור ומיזוג אוויר לתלמידי חשמל ואלקטרוניקה
תלמידים רבים חושבים שמקרר או מזגן "מייצרים קור". האמת שונה לגמרי: מעגל הקירור לא מייצר קור — הוא מעביר חום ממקום למקום. הוא שואב חום מתוך החלל שרוצים לקרר, ופולט אותו החוצה.
עקבו אחרי הנקודות הנעות: הן הפריאון שמסתובב בצינורות. צבע כל צינור מסמן את מצב הפריאון בו — אדום: גז חם, כתום: נוזל חם, ירוק: נוזל קר, כחול: גז קר.
כשנוזל הופך לגז הוא סופח חום מהסביבה. נסו לשים מעט אלכוהול על היד — מרגישים קור, כי האלכוהול מתאדה ושואב חום מהעור. זה בדיוק מה שקורה במאייד.
כשגז הופך חזרה לנוזל הוא פולט חום החוצה. לכן הצנרת מאחורי המקרר חמימה — שם הגז מתעבה ופולט את החום אל החדר.
ככל שהלחץ גבוה יותר — טמפרטורת הרתיחה עולה, וככל שהלחץ נמוך — הרתיחה מתרחשת בטמפרטורה נמוכה. מעגל הקירור "משחק" עם הלחץ: לחץ נמוך במאייד כדי שהפריאון ירתח בטמפרטורה נמוכה מאוד ויספח חום, ולחץ גבוה במעבה כדי שהפריאון יתעבה ויפלוט חום אפילו ביום קיץ חם.
גז הקירור (בשם העממי "פריאון") הוא חומר שמחליף מצב צבירה בקלות בין נוזל לגז, בתוך מעגל סגור. בסרטוטים נהוג לסמן את מצבו בארבעה צבעים:
מנוע חשמלי עם בוכנה, ששואב את הגז הקר בלחץ נמוך מהמאייד ודוחס אותו בעוצמה. כתוצאה מהדחיסה הוא הופך לגז בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. המדחס הוא הרכיב היחיד שצורך אנרגיה חשמלית משמעותית — והוא זה ש"דוחף" את הפריאון בכל המעגל.
סליל צינורות נחושת עם צלעות קירור ומאוורר. הגז החם בלחץ גבוה עובר בו, מוסר את חומו לאוויר החיצוני ומתעבה בהדרגה לנוזל בלחץ גבוה. כאן החום נפלט אל מחוץ לחלל המקורר.
גליל קטן המכיל חומר סופח לחות ורשת סינון. הוא מנקה את הפריאון הנוזלי מלחות ומלכלוך לפני שיגיע לשסתום ההתפשטות. לחות מסוכנת: היא עלולה לקפוא בתוך השסתום ולסתום את כל המעגל!
פתח צר מאוד (או צינור נימי במכשירים קטנים). כשהנוזל בלחץ גבוה עובר דרכו, הלחץ צונח בבת אחת — והוא הופך לתערובת קרה של נוזל וגז בלחץ ובטמפרטורה נמוכים. זהו קו הגבול בין צד הלחץ הגבוה לצד הלחץ הנמוך.
סליל צינורות בתוך החלל שרוצים לקרר. הפריאון הקר בלחץ נמוך רותח כאן בטמפרטורה נמוכה מאוד, סופח חום מהאוויר הפנימי (או מהמקום המקורר) והופך לגז. התוצאה: האוויר הפנימי מתקרר!
צינור שמחזיר את הגז הקר בלחץ נמוך מהמאייד אל המדחס — והמחזור מתחיל מחדש. המעגל סגור לחלוטין: אותה כמות פריאון מסתובבת בו שנים בלי להתכלות.
| שלב | רכיב | מצב הפריאון | לחץ | טמפרטורה | מה קורה לחום? |
|---|---|---|---|---|---|
| 1→2 | מדחס | גז ← גז דחוס | נמוך ← גבוה | קרה ← חמה מאוד | מתווספת אנרגיה (עבודת דחיסה) |
| 2→3 | מעבה | גז ← נוזל | גבוה (קבוע) | חמה ← פושרת | נפלט לאוויר החיצוני 🔥 |
| 3→4 | פילטר-מייבש | נוזל | גבוה | ללא שינוי | סינון בלבד — אין חילוף חום |
| 4→5 | שסתום התפשטות | נוזל ← נוזל+גז | גבוה ← נמוך | צונחת בבת אחת ❄️ | לא נוסף ולא נפלט — רק צניחת לחץ |
| 5→6 | מאייד | נוזל ← גז | נמוך (קבוע) | קרה מאוד | נספג מהחלל הפנימי ❄️ |
| 6→1 | קו יניקה | גז | נמוך | קרה | חזרה למדחס — המחזור חוזר ♻️ |
נוח מאוד לחלק את המעגל לשני צדדים. הגבול ביניהם: המדחס מצד אחד, ושסתום ההתפשטות מהצד השני.
אין דבר כזה "ייצור קור" בפיזיקה. קור הוא היעדר חום — המעגל רק מעביר חום מבפנים החוצה.
המדחס דוחס גז בלבד! כניסת נוזל למדחס הורסת אותו מכנית, כי נוזל אינו דחיס.
המעגל סגור לחלוטין. פריאון לא מתכלה — אם הוא חסר, סימן שיש דליפה שחייבים לתקן.
מעגל הקירור מעביר חום מהמקום הקר (המאייד) אל החוץ (המעבה), באמצעות פריאון שמחליף מצב צבירה שוב ושוב בין גז לנוזל בתוך מעגל סגור. המדחס מספק את האנרגיה, שסתום ההתפשטות מפריד בין הלחצים — והמחזור חוזר על עצמו ללא הפסקה ♻️