Hóa ra ngày xưa người ta đã có tủ lạnh không cần điện, và nó có thể lạnh tới gần 6 độ C

Thời tiết nắng nóng luôn là điều kiện cực kỳ tốt để vi khuẩn phát triển làm hư hỏng thức ăn. Ngày nay chúng ta vẫn bỏ thức ăn vào tủ lạnh để có thể bảo quản lâu hơn. Nhưng ngày xưa thì sao?

Câu trả lời là có, và cấu trúc của nó hết sức đơn giản. Loại "tủ lạnh" mà người xưa vẫn dùng còn được gọi là Zeer Pot với cấu tạo chủ yếu gồm 2 chiếc chậu làm bằng đất nung xếp lồng vào nhau, ở giữa có 1 lớp cát ướt.

Đây là Zeer Pot.

Zeer Pot có tác dụng thế nào?

Loại chậu này đã và đang được sử dụng rất nhiều tại các hộ gia đình nghèo ở vùng nông thôn Châu Phi và Trung Đông, nơi có nắng nóng khủng khiếp và nhiệt độ có thể lên tới 50 độ C.

Zeer Pot được sử dụng rất rộng rãi ở Châu Phi.

Mặc dù những người nông dân ở đây sử dụng Zeer Pot với mục đích là bảo quản thức ăn được tươi lâu hơn chứ không phải để đáp ứng mọi thứ như 1 chiếc tủ lạnh chạy điện. Nhưng điều gây shock là, nếu đặt Zeer Pot trong một môi trường cực khô có độ ẩm không khí rất thấp và có 1 luồng gió nhẹ thổi qua chậu liên tục thì khoảng không chứa thức ăn bên trong Zeer Pot có thể hạ xuống tới mức gần 6 độ C, trong khi ngăn bảo quản thức ăn của tủ lạnh hiện nay là 4 độ C. Tất nhiên đó là ở điều kiện lý tưởng, khi môi trường xung quanh chỉ khoảng dưới 20 độ C.

Bảng thống kê nhiệt độ bên trong Zeer Pot phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài và độ ẩm không khí.

Mặc dù ở điều kiện lý tưởng là vậy, nhưng ở điều kiện thông thường, những người nông dân vẫn có thể bảo quản rau tươi trong suốt cả tuần mà không bị héo úa, trong khi với nhiệt độ khoảng 40 độ C, rau sẽ rũ ra chỉ sau nửa ngày.

Cấu tạo vô cùng đơn giản của Zeer Pot

Sở dĩ Zeer Pot rất phù hợp với những vùng nông thôn có điều kiện khí hậu nắng nóng khắc nghiệt là bởi nó rất dễ chế tạo và hoạt động hiệu quả.

Cấu tạo của 1 chiếc Zeer Pot.

Thành phần của chiếc "tủ lạnh" này chỉ bao gồm 2 chiếc chậu đất nung lồng vào nhau, ở giữa 2 lớp chậu có đổ 1 lớp cát ướt để cách nhiệt của lớp trong với môi trường và thu nhiệt trong chậu đẩy ra ngoài môi trường.

Mặc dù có cấu tạo hết sức đơn giản, nhưng không có nghĩa là Zeer Pot không sử dụng gì đến kiến thức vật lý của con người. Mà ngược lại, cơ chế hoạt động của Zeer Pot phức tạp chẳng kém gì 1 chiếc tủ lạnh chạy điện ngày nay.

Áp dụng rất nhiều kiến thức vật lý cơ bản

Để hiểu hơn về cách thức làm mát của Zeer Pot và tìm ra nguyên do tại sao 1 chiếc chậu không có điện lại có thể hạ nhiệt xuống tới mức gần 6 độ C trong điều kiện lý tưởng, chúng ta cần biết qua về cách những chiếc tủ lạnh bình thường ngày nay hoạt động trước đã.

Cơ chế làm lạnh của tủ lạnh:

Tủ lạnh ngày nay làm lạnh với cơ chế "giãn nở thu nhiệt, nén thải nhiệt" của chất lỏng nhằm lấy nhiệt lượng ở buồng lạnh, mang về dàn nóng để thải ra ngoài.

Chu trình làm lạnh của tủ lạnh truyền thống.

Cơ chế này được thực hiện theo ý muốn của con người bằng cách sử dụng một loại gas đặc biệt và máy nén để tạo ra sự biến đổi của khí gas từ thể lỏng sang thể khí.

Tại dàn nóng, khí gas được máy nén, nén lại thải toàn bộ nhiệt lượng ra ngoài mội trường và đẩy chất lỏng mát này vào giàn lạnh, tại giàn lạnh, chất lỏng này được giảm áp để chuyển đổi thành thể khí, trong quá trình bốc hơi từ lỏng sang khí nó sẽ thu nhiệt và theo ống dẫn mang trở lại dàn nóng, lúc này máy nén lại hoạt động ép chất khí chuyển về thể lỏng và thải ra toàn bộ nhiệt lượng đã lấy được trong buồng lạnh, kết thúc 1 chu trình làm lạnh.

Cơ chế làm lạnh của Zeer Pot:

cũng vẫn sử dụng nguyên tắc bay hơi thu nhiệt, Lớp cát ướt ở giữa sẽ đóng vai trò là chất lỏng, sẽ ngấm vào lớp đất nung xốp của chậu ngoài, và được nhiệt độ nóng và khô bên ngoài làm bay hơi, chính quá trình bay hơi chất lỏng ở mặt ngoài của chậu sẽ lấy đi nhiệt lượng của "buồng lạnh" ở bên trong và thải vào không khí theo sự bay hơi.

Nguyên lý hoạt động của Zeer Pot.

Trong khi đó, lớp cát ướt vừa đóng vai trò giữ cho nhiệt lượng cực cao ở bên ngoài môi trường không làm nóng ngược trở lại buồng lạnh bên trong, giống như các lớp xốp dày trên thân tủ lạnh hiện nay vậy.

Những nhược điểm của Zeer Pot

Trông thì có vẻ rất hay, nhưng Zeer Pot vẫn luôn tồn tại những nhược điểm khiến nó không thể hoạt động tốt ở một số vùng có thổ những không phù hợp.

- Không hoạt động tốt ở những nơi có độ ẩm cao

Vì làm lạnh bằng cơ chế bay hơi chất lỏng tại mặt ngoài của chậu đất nung, nên Zeer Pot cần phải đặt trong một môi trường thật khô thoáng với độ ẩm chỉ khoảng dưới 40% để tạo sự chênh lệch cho độ ẩm trên chậu có thể khuếch tán vào không khí, tốc đọ bay hơi càng cao thì buồng lạnh bên trong càng mát nhanh.

Do đó, dù hoạt động rất hiệu quả ở Châu Phi và Trung Đông nhưng sẽ không hoạt động tốt ở một số nước có khí hậu nóng ẩm như Việt Nam, bởi độ ẩm không khí tại khu vực này thường cao trên 80%.

- Mất tác dụng nếu để ánh nắng chiếu trực diện

Ánh nắng trực tiếp là một nguồn năng lượng vô tận, khi bị chiếu trực tiếp, toàn bộ nhiệt lượng được đẩy ra ngoài môi trường sẽ bị bơm ngược trở lại trong chậu bởi nhiệt lượng của ánh sáng mặt trời cao hơn rất nhiều so với lượng nhiệt ít ỏi thoát ra do bay hơi.

- Chậu bên ngoài phải làm bằng 1 vật liệu xốp

Ngay từ đầu, người ta đã dùng chậu đất nung để tạo ra Zeer Pot bởi loại vật liệu này khá xốp và có khả năng hút nước vào bên trong thành chậu do đó nó mới tạo điều kiện để chất lỏng bốc hơi tại mặt ngoài.

Vì vậy, dù có chế tạo Zeer Pot bằng loại chậu nào thì lớp bên ngoài của nó luôn phải là 1 loại vật liệu xốp, không tráng men hay bất cứ biện pháp phủ bề mặt nào khiến nước không thể bay hơi.

- Zeer Pot cỡ vừa và nhỏ sẽ hoạt động hiệu quả hơn những chậu cỡ lớn

Khả năng làm lạnh của Zeer Pot cao hay thấp phụ thuộc vào tỉ lệ giữa diện tích bề mặt bay hơi và thể tích buồng lạnh cần làm mát ở bên trong. Khi tăng kích thước Zeer Pot, thể tích cần làm mát bên trong sẽ tăng theo hàm bậc 3 (mét khối), còn diện tích bay hơi mặt ngoài sẽ chỉ tăng theo hàm bậc 2 (mét vuông). Vì vậy kích cỡ chậu càng lớn thì tỉ lệ giữa mặt ngoài và buồng lạnh sẽ càng thấp, hiệu quả của Zeer Pot cũng giảm xuống.

Vậy đó, không phải ngày nay chúng ta mới có điều kiện để làm lạnh và bảo quản thức ăn, những người sống tại các vùng siêu khắc nghiệt cũng đã phải tự mình tìm ra cách để sinh tồn trước tự nhiên. Và Zeer Pot là một trong những phát minh có ý nghĩa nhất thời đó.