Sin dagli albori della storia, l’uomo ha cercato modi per raffreddare le cose, ma la termodinamica è un cliente difficile con il quale ragionare. Il calore tende a spostarsi dai corpi caldi a quelli freddi e ad equilibrarsi.

Per millenni, l’unico modo per rinfrescare qualcosa era metterlo in contatto con altro di ancora più freddo, e questo non era sempre disponibile.

Naturalmente, l’utilità fondamentale di ottenere il freddo aveva a che fare con la conservazione degli alimenti.

Le reazioni chimiche sono più rapide maggiore è la temperatura per cui raffreddando è il cibo si rallentano reazioni di fermentazione e le azioni dei batteri su di esso.

Rallentano, il cibo nel frigorifero marciscono solo più lentamente di quello esterno.

Ci sono altri modi per conservare il cibo come ad esempio la salatura, l’olio, la salamoia, affumicarlo.

Ma tutti questi metodi alterano il gusto del cibo, che lo rende qualcosa di diverso ed, inoltre, non erano adatti a tutti i tipi di cibo.

Come ottenere, ad esempio, una lattuga resti fresca a lungo?

È naturale: con il freddo.

Il frigorifero, quando si usava la neve dell’inverno 

La soluzione è stata per molto tempo costruire un luogo più isolato termicamente possibile, riempirlo di neve durante l’inverno e usarlo per conservare il cibo che ben pressata diventava ghiaccio e usarlo durante l’estate.

storia del frigorifero 2Questo divenne una professione a tutti gli effetti con persone che andavano in montagna con pale, caricavano la neve e la portavano in città con carri e cavalli.

Lì la comprimevano fino a farla diventare ghiaccio nelle ghiacciaie artificiali, da dove, a poco a poco, veniva distribuito alle case e, se era stato ben calcolato, durava tutta l’estate.

Come possiamo immaginare aveva diversi inconvenienti.

Ma era possibile ottenere qualcosa che producesse una temperatura inferiore rispetto a quella circostante per raffreddare e, apparentemente, infrangere le leggi naturali?

Il frigorifero, il raffreddamento artificiale  

Il primo sistema di raffreddamento artificiale fu prodotto da William Cullen nel 1748 e mostrato al pubblico presso l’Università di Glasgow.

Tuttavia, la refrigerazione rimase una curiosità scientifica per il resto del secolo, e solo nel XIX secolo si comprese che si potevano ottenere dei primi sistemi di raffreddamento efficaci.

Il frigorifero, funzionamento 2Il responsabile fu uno scienziato molto conosciuto per il suo lavoro sull’elettromagnetismo, ma che ha anche fatto anche studi sulla termodinamica: Michael Faraday.

Il nome di questo scienziato lo troviamo far le invenzioni come la gabbia di Faraday e scoperte, non a caso esistono le leggi di Faraday e l’effetto Faraday ovvero l’induzione elettromagnetica.

Prima di condurre i suoi numerosi esperimenti relativi all’elettricità e al magnetismo, Faraday si dedicò allo studio del comportamento di varie sostanze quando cambiavano stato.

Faraday sapeva, come tutti gli scienziati del tempo, che quando un gas si espande, si raffredda, mentre quando è compresso si riscalda.

Questo è quello che succede, ad esempio, quando si gonfia la ruota di una bicicletta con una pompa:

la bocca della pompa diventa molto calda, e non è a causa dell’attrito (come alcuni pensano), ma perché ciò che fa la pompa è comprimere il gas dalla pressione atmosferica alla pressione all’interno del pneumatico.

Le basi del funzionamento del sistema di Faraday (e degli attuali frigoriferi e condizionatori) è che possiamo raffreddare o riscaldare qualcosa senza la necessità che qualcuno “dall’esterno” apporti o estragga calore, semplicemente espandendo o comprimere un gas in due ambienti diversi.

Il principio del funzionamento del Frigorifero

Il sistema proposto da Faraday era il seguente: supponiamo di avere un circuito chiuso all’interno del quale c’è un liquido.

Se abbasso la pressione, il liquido si raffredda ed, evaporando, il calore si disperde diventando un gas.

Successivamente, il gas freddo (attraverso la superficie del circuito) passa a contatto con l’interno di un contenitore a temperatura ambiente: il gas si riscalda scambiando calore con l’interno del contenitore che si raffredda.

Quindi il gas, seguendo il circuito, lascia il contenitore e si comprime nuovamente, si condensa e si riscalda molto diventando liquido.

Questo liquido caldo viene a contatto con l’esterno dove disperde il calore (perché è più freddo l’esterno rispetto al liquido) e il liquido si raffredda.

Il liquido viene quindi riportato all’inizio del processo dove si espande, si raffredda…

L’idea è semplice ma geniale.

In questo modo, l’esterno può essere reso più caldo e l’interno più freddo, qualcosa che, fino ad allora, sembrava impossibile.

La storia del frigorifero moderno

Tra il 1850 e il 1851, il Dr. John Gorrie realizzò una macchina che era in grado di produrre ghiaccio

Tutto ciò che era necessario, naturalmente, era usare un refrigerante e un sistema di compressione-espansione che lo portasse sotto zero gradi centigradi la temperatura.

Il frigorifero primi modelli 2John Gorrie era giudice di pace e sindaco di Apalachicola, in Florida quando ottenne il brevetto della sua macchina per fare il ghiaccio.

L’intento dell’inventore era nobile, infatti, voleva produrre il ghiaccio per utilizzarlo nella cura dei pazienti ammalati di febbre gialla che tormentava gli abitanti della zona.

Nel 1857, l’australiano James Harrison fabbricò il primo frigorifero industriale, destinato all’industria della carne e della birra utilizzando etere solforico in sostituzione dell’acqua.

Tuttavia, la realizzazione di quello che oggi conosciamo come “frigorifero”, un elettrodomestico, non una macchina industriale, doveva ancora avvenire.

La prima modernizzazione arrivò con discrezione: invece di andare sulle montagne per prendere la neve, la gente acquistò il ghiaccio nelle fabbriche, che utilizzavano sistemi di raffreddamento per produrlo dall’acqua.

La prima compagnia a costruire un frigorifero domestico fu la americana General Electric, sebbene non per sé, ma per l’American Audiffren Refrigerating Machine Company del francese Marcel Audiffren, la prima a brevettare un frigorifero progettato per la casa.

I frigoriferi Audiffren erano un vero lusso: il primo commercializzato, nel 1911, costava mille dollari, un enormità! Mille dollari nel 1911 erano il doppio di quanto costasse una macchina!

Ben presto altre compagnie (compresa la General Electric con modelli propri) iniziarono a fare concorrenza ad Audiffren, ed i prezzi scesero: il Kelvinator del 1922 costava “solo” 714 dollari. Ma è che una Ford T del 1922 costava 450 dollari!

Inoltre, questi frigoriferi elettrici primitivi non erano come quelli di adesso.

Il frigorifero stesso era in cucina, ma le dimensioni delle pompe di compressione erano così grandi che non potevano essere installate nell’apparecchio stesso. Una serie di tubi passava dal frigorifero al luogo in cui si trovava il sistema di raffreddamento come per alcuni condizionatori d’aria moderni.

In questo periodo si iniziò ad aggiungere scomparti per i congelatori nei frigoriferi che fino a quel momento non potevano produrre ghiaccio.

Questi frigoriferi usavano il diossido di zolfo come refrigerante, qualcosa di non particolarmente raccomandabile, dal momento che è tossico. Ma qualcosa non l’abbiamo migliorata con il tempo da allora: è la qualità degli oggetti, ce ne sono molti che continuano a funzionare ancora oggi, ottant’anni dopo.

Naturalmente, oggi si usano gas meno pericolosi chiamati clorofluorocarburi (CFC) con il nome commercialmente noto di Freon.

Tuttavia, i CFC, sebbene non tossici, si sono rivelati molto pericolosi in un altro senso: rilasciandoli nell’atmosfera hanno preso parte a una serie di processi che hanno ridotto lo spessore dello strato di ozono, così che nel tempo anche questi sono stati sostituiti da molti altri (al giorno d’oggi ne vengono utilizzati diversi tipi), non così dannosi per l’ambiente.

A proposito, Michael Faraday non fu l’unico scienziato famoso che ha preso parte allo sviluppo del frigorifero.

Sebbene non ci sia stato un vero riflesso nel successivo sviluppo di questo elettrodomestico, Albert Einstein e Leo Szilárd hanno lavorato al design di versioni che avrebbero potuto essere rivoluzionarie.

Foto wikipedia Birmingham Museums Trust

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