Seda, et toit jahedas paremini seisab, märkasid vahest juba koopas elavad ürginimesed. Igal juhul olid meie esivanematel olemas sahvrid, kus toitu oli mõnus hoida nii suvel kui ka talvel. Külmakapi tuppa kolimine sai teoks siiski alles eelmisel sajandil. Tõsi, juba 19. sajandil olid käibel tööstuslikud külmikud, kuid neis rakendati külmutusprotsessis väga mürgiseid kemikaale, mistõttu nad ei kõlvanud kodukasutuseks. Alles möödunud sajandi kahekümnendatel aastatel valmistati esimesed külmkapid, mis sobisid ka kodudesse. See kõik toimus jällegi Suure Lombi taga USA-s. On huvitav teada, et kui USA-s oli 60 protsendil elanikest külmik juba 1930. aastatel, siis Suurbritannias saavutati selline protsent alles 1970. aastatel. Praegu on maailmas üle miljardi külmkapi.
Tööprintsiibist
Me kõik teame, et kui jätame 100-kraadise vee toatemperatuuril laua peale seisma, siis aja möödudes jahtub see toatemperatuurini. Samuti oleme arvatavasti kogenud, et pärast ujumist kaldale tulles on nahal kuidagi külm. Nende kahe näite abil saabki külmkapi tööprintsiibi väga lihtsalt ära seletada. Sellest, et temperatuurid ühtlustuvad, saab teha lihtsa järelduse: kui meil on kõrvuti kaks keskkonda, mille temperatuur on erinev, siis aja möödudes nende temperatuurid ühtlustuvad. Ujumise näite varal oleme ise kogenud, et kui vedelik aurustub, siis ta neelab soojust.
Edasi juba külmkapi enda juurde. Kogu külmutamine toimub külmkapis teatud gaasi ringiajamise abil. Kõigepealt satub vaadeldav gaas kompressorisse, kus see vedelikuks muudetakse. Selle tulemusena tõuseb nii gaasi rõhk kui ka temperatuur. Edasi liigub gaas torudesse, mis paiknevad väljaspool külmkappi, harilikult kapi tagaküljel. Neis torudes liikudes annab gaas ära osa soojusest ja kondenseerub vedelikuks. Edasi liigub see nüüd-juba-vedelik spetsiaalsesse ventiili, mille abil lastakse suure rõhu all oleval vedelikul voolata madala rõhuga piirkonda. Selle tulemusena toimub paisumistöö, suure rõhu all olev vedelik aurustub ja jahtub. See jahe gaas juhitaksegi külmiku sisse ja see, mis külmikus toimub, ongi lihtsalt temperatuuride ühtlustumine. Edasi liigub gaas jälle kompressorisse ja kõik hakkab otsast peale.
Tavaliselt kasutatakse külmikutes selle tsüklis oleva gaasina freooni, harvemini ka ammoniaaki või teisi gaase. Samuti ei tööta see gaasitsükkel külmkapis kogu aeg - vanadel külmikutel jäi see hõlpsasti kõrva, uutel on selle kuulmine tunduvalt raskem. Veel on uutel külmikutel mitmed lisafunktsioonid, millest vahest kasulikum on jäätumisevastane süsteem. Põhimõtteliselt on selles süsteemis jahutustsükliga ühendatud taimer, mis aeg-ajalt laseb külmikul soojeneda 2-4 plusskraadini, ning lisaks sulanud vee ärajuhtimissüsteem.
Muidugi ei tööta kõik külmikud ülalmainitud põhimõttel. Leidub ka Peltier'i efektil põhinevaid külmikuid. Peltier'i efekt on elektriline nähtus, kus teatud metallide kokkupuutepind hakkab voolu toimel neelama soojust. Ülejäänu on sealgi lihtsalt temperatuuride ühtlustumine. Peltier'i efekti abil töötavad tavaliselt näiteks hotellide minibaarid. Muidugi on veel teisigi võimalikke külmutamise meetodeid, aga neist edaspidi.
Tiit Sepp (1985) on Tartu Ülikooli füüsikatudeng, sama TÜ Füüsika Instituudi teoreetilise füüsika labori liige ja Eesti Füüsika Seltsi veebiportaali www.fyysika.ee toimetaja.
