كيف تعمل الأشياء

كيف تعمل الثلاجة المنزلية

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الغرض من الثلاجة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

إذا يتضح لنا أن الهدف من الثلاجة هو منع البكتيريا من ممارسة نشاطها في موادنا الغذائية فنتمتع بها إلى اكبر فترة ممكنة بالاضافة الى مذاق بعض الاطعمة التي لا يمكن تناولاها الا وهي باردة مثل المشروبات.

الفكرة الاساسية

إن الفكرة الأساسية التي تعتمد عليها فكرة عمل الثلاجة هي ببساطة تحويل سائل إلى غاز عن طريق امتصاص حرارة من الوسط فيسبب في برودته، ولتوضيح هذه الفكرة دعنا نذكرك عزيزي القارئ عندما تضع الماء على وجهك في يوم حار تشعر بعد ذلك ببرودة نتيجة لتبخر الماء وتحوله إلى بخار عن طريق امتصاص الحرارة من الجلد فتشعر بالبرودة كما أنك اذا ما قمت بوضع بعض قطرات من الكحول على يدك وانتظر لمدة 20-30 ثانية فستشعر ببرودة في يدك عند المنطقة التي كان عليه الكحول وستكون البرودة اكثر من تلك التي سببها الماء لأن درجة حرارة التبخر الكحول أقل من الماء، والسبب في ذلك ان الكحول يمتص حرارة من يدك ليتبخر ويتحول الى غاز.

إذا نستنتج من ذلك بأن عملية التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية تحتاج إلى حرارة وهذه الحرارة توفرت من خلال يدك وكانت النتيجة انخفاض في درجة حرارة اليد واذا استمرت عملية التحول من سائل إلى غاز استمر التبريد.

إن السائل أو المبرد refrigerant الذي يستخدم في الثلاجة يتبخر عند درجة حرارة منخفضة مما يسبب التجمد في داخل الثلاجة ولو صدف وان قمت وضع السائل المستخدم في الثلاجة على يدك ستشعر بتجمد الجلد اثناء تبخر هذا السائل.

أجزاء الثلاجة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

دورة عمل الثلاجة

تقوم الثلاجة بالتبريد بصفة مستمرة لمحتوياتها الداخلية من خلال تكرار عملية تحويل السائل إلى غاز داخل الثلاجة فتأخذ حرارة من داخل الثلاجة وتكون النتيجة تبريد محتوياتها وتحويل الغاز إلى سائل خارج الثلاجة عن طريق ضغطه وتبديد الحرارة إلى خارج الثلاجة وتتكر العميلة باستمرار لسحب الحرارة من داخل الثلاجة حيث درجة الحرارة منخفضة نسبية إلى خارج الثلاجة حيث درجة الحرارة مرتفعة ولكي تؤدي الثلاجة هذه الوظيفة فإن لها دورة تعمل من خلال عدة مراحل هي على النحو التالي:

(1) يقوم الموتور Compressor بضغط غاز الأمونيا مما يرفع درجة حرارته وضغطه كما هو موضح في الشكل أعلاه الجزء (B) على الشكل وبالتالي فإن أنابيب التبادل الحراري الخارجية تسمح بتبديد الحرارة الناتج عن الضغط إلى الخارج.

(2) عند تلك المرحلة وخلال فقدان الحرارة للوسط الخارجي من خلال الأنابيب السوداء التي تكون خلف الثلاجة، فإن غاز الامونيا يتكثف في الجزء الباقي من أنابيب التبادل الحراري الخارجية ويتحول إلى سائل ليمر عبر صمام التمدد الموضح في الشكل بالرمز (C).

(3) يعمل صمام التمدد على الفصل بين منطقتين مختلفتين في الضغط وعند مرور سائل الأمونيا من خلال صمام التمدد فإنه ينتقل من منطقة ضغط مرتفع إلى منطقة ضغط منخفض فيتمدد ويتبخر سائل الأمونيا ويتحول إلى غاز مرة أخرى عن طريق امتصاص الحرارة من الوسط الداخلي للثلاجة وتنخفض درجة الحرارة بها.

(4) يمرر غاز الأمونيا عبر انابيب التبادل الحراري الداخلية والتي تكون على شكل التفافي لتغطي اكبر مساحة ممكنة وتعطي الفرصة لامتصاص اكبر قدر ممكن من الحرارة من داخل الثلاجة لتبقى باردة إلى أن يصل غاز الأمونيا إلى الموتور الذي يقوم بضغط الغاز مرة أخرى ويحوله إلى سائل عند النقط (B) وتتكرر العملية.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ثلاجات غاز البروبان

في الحالات التي لا تتوفر فيها مصدراً للتيار الكهربي فإنه يمكنك استخدام ثلاجة غاز البروبان التي لا تعمل بالكهرباء. هذه النوع من الثلاجات لا يوجد به اجزاء متحركة ويستخدم غاز البروبان كمصدر للطاقة الحرارية لتنتج عنه البرودة. هذه الثلاجات تستخدم الامونيا كمادة مبردة وتستخدم ايضا الماء لدورة التبريد، وتتكون أجزاء ثلاجة البروبان من خمسة أجزاء هي

المولد Generator لتوليد غاز الأمونيا
الفاصل Separator لفصل غاز الأمونيا عن الماء
المكثف Condenser لتحويل غاز الامونيا الساخن إلى سائل
المبخر Evaporator لتبخير سائل الامونيا وتحويله إلى غاز وينتج عن ذلك برودة
الماص Absorber يقوم بامتصاص غاز الامونيا من الماء

وتعمل دورة ثلاجة غاز البروبان على النحو التالي:

(1) يتم احتراق لغاز البروبان فتتولد حرارة داخل المولد Generator.

(2) يوجد داخل المولد خليط مكون من محلول الماء والامونيا فترتفع درجة حرارة المحلول داخل المولد نتيجة لاحتراق البروبان وتصل درجة الحرارة إلى درجة الغليان للأمونيا.

(3) يمر المحلول إلى الفاصل Separator حيث يتم فصل الأمونيا عن الماء.

(4) تتدفق الامونيا بعد فصلها إلى الاعلى حيث المكثف Condenser المكون من الواح رقيقة من المعدن لتفقد الامونيا حرارتها بالتكثيف ويتحول الى سائل.

(5) يصل سائل الأمونيا إلى إلى المبخر Evaporator حيث يختلط مع غاز الهيدروجين ويتبخر مما ينتج عنه انخفاض في درجة الحرارة داخل الثلاجة.

(6) يتدفق في هذه المرحلة كلا من الامونيا والهيدروجين إلى الماص absorber وهنا يختلط الماء مع الامونيا والهيدروجين.

(7) تشكل الامونيا مع الماء محلول ويتحرر الهيدروجين ويعود إلى المبخر بينما يتدفق كلا من الامونيا والماء إلى المولد مرة أخرى لاتعيد الدورة نفسها.

ولمزيد من المعلومات عن دورة عمل هذا النوع من الثلاجات يرجى الاطلاع على الموقع التالي [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

كيف يعمل البوتاجاز (الطباخ) المغناطيسي
ما هو البوتاجاز المغناطيسي وما هي فكرة عمله؟

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]طهي الطعام هي علمية يمكن التفكير بها على إنها تطبيق الحرارة على الطعام. فالطهي في المنزل يتم من خلال استخدام البوتاجاز أو الطباخ أو ما يعرف بالفرن والذي يعمل بالغاز أو بالكهرباء حيث يوضع الطعام داخل الفرن أو على سطحه أو باستخدام الشواية.

معظم أنواع الأفران التي نحصل عليها تقوم بالتسخين من خلال الفرن الخاص بها أو على سطحها بالاعتماد على الغاز أو الكهرباء.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]في الواقع هناك الكثير من أنواع التسخين التي تعتمد على تحويل الكهرباء إلى حرارة، ومن هذه الأنواع استخدام ملف حراري أو استخدام سخان هالوجين أو سخان يعتمد على الحث المغناطيسي. وكل هذه الأنواع تعرف بالفرن الكهربي ونحن في اغلب الأحيان نهتم بشكل الفرن وشكل سطحه العلوي دون أن ندرك تماما الفكرة التي يقوم بها على التسخين هذا إذا كان البوتاجاز يعتمد على الكهرباء.

كما ذكرنا سابقا فان عملية طهي الطعام هي تطبيق الحرارة على الطعام، ومهما اختلف شكل الوعاء الذي يحتوي الطعام وأين نضعه في البوتاجاز فان عملية الطهي تعتمد على انتقال الحرارة من الوعاء إلى الطعام الذي بداخله.

معنى ذلك إن الطهي هو توليد كمية من الحرارة يسهل نقلها إلى وعاء الطهي، بدء الإنسان طهي طعامه من خلال إشعال النار في الهواء الطلق وتعريض الطعام للنار مباشرة وتطورت عملية الطهي لتصح أكثر سهولة ويسر. فهناك طريقتين للحصول على الحرارة أما كيميائية أو كهربية: فيمكن أن نقوم بحرق مادة قابلة للاشتعال للحصول على الحرارة مثل الفحم والخشب والغاز. ا وان نقوم بتمرير التيار الكهربي في سلك له مقاومة عالية لنحصل على الحرارة أو باستخدام الحرارة المنبعثة من مصابيح الهالوجين.

الطريقة الثالثة والتي هي محل اهتمامنا هي طريقة الحث المغناطيسي وهي طريقة مختلفة تماما عن كل طرق الطهي الاعتيادية فهي لا تعتمد على توليد حرارة تنتقل إلى وعاء الطهي، إنما تعتمد على وعاء الطبخ نفسه الذي يقوم بتوليد الحرارة اللازمة للطهي.

أفران الميكروويف يعتبر الطريقة الرابعة لأنواع الطبخ حيث يتم توليد الحرارة مباشرة داخل الطعام نفسه.

كيف يقوم البوتاجاز المغناطيسي بالتسخين؟

ببساطة، العنصر الرئيسي المستخدم في التسخين هو مولد مجال كهرومغناطيسي عالي التردد، يكون هذا المولد مثبت أسفل سطح البوتاجاز، وعندما يوضع وعاء من مادة مغناطيسية في المجال الكهرومغناطيسي المتردد فان المجال المغناطيسي ينتقل إلى الوعاء فتقاوم مادة الوعاء التغير السريع في المجال المغناطيسي عن طريق توليد تيار كهربي متردد له مجال مغناطيسي يعاكس المجال المغناطيسي الخارجي فانه هذا التيار يسبب في تسخين الوعاء ويرفع درجة حرارته. وبالتحكم في شدة المجال الكهرومغناطيسي فانه يمكن التحكم في مقدار الحرارة المتولدة في الوعاء ويمكن تغير حرارته في غضون لحظات.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
كيف يعمل الطهي بالحث المغناطيسي؟

(1) تقوم دوائر الكترونية بتوليد مجال كهرومغناطيسي عالي التردد في ملف خاص.

(2) ينتقل المجال الكهرومغناطيسي عبر الوعاء المصنوع من مواد مغناطيسية تسمح بنفاذ المجال المغناطيسي فيها، يسبب المجال المغناطيسي المتردد مرور تيار كهربي في مادة الوعاء يسبب في توليد الحرارة فيه.

(3) تنتقل الحرارة المتولدة في الوعاء إلى الطعام داخله.

(4) لا يحدث المجال المغناطيسي أي تأثير خارج الوعاء، وبمجرد رفع الوعاء يتوقف عمل المجال المغناطيسي وتتوقف عملية توليد الحرارة.

(تعرف عملية توليد التيار الكهربي المذكورة في الخطوة #2 أعلاه بتأثير إدي eddy current وفي الحقيقة معظم الحرارة تنتج من مقاومة المادة المغناطيسية المصنع منها الوعاء للتغير السريع في المجال المغناطيسي).

هناك نقطة أخرى تتعلق بالحث المغناطيسي وهي إن كل الأوعية المستخدمة في الطهي يجب أن تكون مصنوعة من مواد مغناطيسية تعرف باسم ferrous أي المواد الحديدية مثل الحديد للتجاوب مع المجال المغناطيسي. أما الأوعية المصنعة من الألمنيوم والنحاس وأوعية البايركس (نوع من أنواع الزجاج الذي يتحمل حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية) لا تصلح للاستخدام مع البوتاجاز المغناطيسي.

وحديثا تم تطوير تكنولوجيا الطهي المغناطيسي لتعمل مع كل الأوعية مهما اختلفت مواد تصنيعها وتعتمد هذه التقنية على إنتاج مجال كهرومغناطيسي عالي التردد بحيث لا تستطيع أي مادة أن تمنع نفاذه فيها سوءا كانت زجاج أو سيراميك أو الألمنيوم أو نحاس. وهي مستخدمة في اليابان، وربما تحتاج إلى وقت لتنتشر لباقي الدول.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يوجد الآن جيل جديد من البوتاجاز المغناطيسي يعرف باسم "zoneless". وهو يجعل كل سطح البوتاجاز سطح للطهي فيمكنك ترتيب أوعية الطهي عليه بشكل أكثر فعالية. وقد تم هذا عن طريق وضع مجسات خاصة أسفل سطح البوتاجاز لتعرف مكان وعاء الطهي بالتحديد وكذلك حجمه ومن هذه المعلومات يتم توليد المجال المغناطيسي المناسب لحجم الوعاء ومكانه على سطح البوتاجاز.

وبهذا يمكنك وضع أي أوعية تحتاجها في نفس الوقت وبأي شكل وبالترتيب الذي تريده، مما يجعل استغلال الطاقة بشكل أكثر فعالية علماُ بان هذه التقنية لم تظهر للاستخدام إلا في العام 2006.

Source

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

تمت الترجمة بواسطة المركز العلمي للترجمة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

كيف يعمل فرن المايكروويف

في عصر السرعة والتطور التكنولوجي اصبح فرن الميكروويف ضرورة من الضروريات الملحة وربما لا يخلو بيت من فرن المايكروويف، وربما تتمنى كل ربة بيت اقتناءها مع جهازي التكييف والكومبيوتر في عصر يعطي الأولوية لما هو "أسرع".

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يعتبر الطهي بواسطة اشعة الميكروويف من تكنولوجيا القرن العشرين لما توفره من سرعة في تحضير الطعام أو تسخينه وكفائته العالية في توفير الطاقة المستخدمة في الافران التقليدية التي تعمل بالكهرباء أو الغاز حيث أنها تعمل على تسخين المواد الغذائية فقط دون غيرها. وتجدر الاشارة إلى أن هذه الاجهزة موجودة في كل بيت في امريكا وأوروبا وبدأت تنتشر عندنا، ولكن كثيراً ما دار التساؤل عن خطورة استخدام هذه الاجهزة على سلامة الانسان، وقبل الاجابة على هذا التساؤل يتوجب علينا شرح فكرة عمل فرن المايكروويف.

ما هي أشعة الميكروويف؟

اشعة المايكروويف هي جزء من الاشعة الكهرومغناطيسية ذات طول موجي طويل يقاس بالسنتمتر في المدى من 0.3 إلى 30 سنتمتر تنتج هذه الأشعة في الطبيعة عندما يمر تيار كهربي من خلال موصل وهي تشبه موجات التلفزيون والراديو والجوال. ولهذه الاشعة استخدامات عديدة منها في طهي الطعام وهو مايعرف بفرن المايكروويف Microwave oven كما تستخدم في الاتصالات ونقل المعلومات واجهزة الاستشعار عن بعد واجهزة الرادار ومن هنا فإن استخدامها في الطهي هو جزء بسيط من تطبيقاتها العملية العديدة،

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

فكرة عمل فرن المايكروويف

يستخدم فرن المايكروويف اشعة المايكروويف لتسخين الطعام الموضوع في داخل الفرن، وللعلم فإن اشعة المايكروويف هي أمواج راديو ذات ترددات 2500 ميجاهيرتز وهذه امواج الراديو عند هذا التردد تمتلك خاصية هامة هي:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الخاصية الأولى

أن أشعة المايكروويف تمتص بواسطة الماء والمواد الدهنية والمواد السكرية، وهذا يعني أن جزيئات تلك المواد التي تحتوي على الماد والدهون والسكريات تمتص هذه الاشعة من خلال ذرات وجزيئات تلك المواد وامتصاص هذه الاشعة (المايكروويف) تكسبها طاقة تجعلتا تتذبذب بدرجة كبيرة مما تتصادم مع بعضها البعض وتنتج حرارة التسخين اللازمة لطهيها.

الخاصية الثانية

أن المواد البلاستيكية بجميع انواعها والمواد الزجاجية والسيراميك والفخار لا تمتص أشعة المايكروويف ولا تتأثر بها، وهذا يعني أنها لن ترتفع درجة حرارتها، أما المواد المعدنية اللامعة مثل الالومنيوم فيعكس تلك الاشعة ولذا يحظر استخدامها داخ افران المايكروويف

تاريخ فرن الميكروويف وتصميم

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

التصميم الفني لفرن الميكروويف

يعتمد التصميم الفني للفرن على تركيبات متداخلة من الدوائر الكهربائية والأجهزة الميكانيكية لإنتاج وتنظيم الطاقة اللازمة لتسخين وطهي الطعام، وبصفة عامة فإن فرن الميكروويف يتكون من نظامين رئيسيين للتشغيل وهما: وحدة التحكم ووحدة إنتاج الفولط العالي.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

كيف يقوم فرن المايكروويف بالطهي

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ومن هنا نستنتج من توضيح فكرة عمل فرن المايكروويف أن لا خطر من استخدامه حيث أن الاشعة المستخدمة هي أشعة الراديو التي تحيطنا والاشعة المنبعثة من الفرن لا تخرج إلى خارجه كما أن نظام الحماية يوقف هذه الاشعة بمجرد فتح باب الفرن.