17. července bude mít klimatizace sto dvacáté čtvrté narozeniny. Bez ní by letošní vedra byla ještě mnohem hůře snesitelná, ale znáte jejího vynálezce? A jak se lidé chladili předtím?

Jsou taková vedra, že i moje žena přestala nadávat, jak smrdím potem a místo toho čmuchá, kde se dělají škvarky. Ano, v těchto hicech se někomu vaří krev, na mně se škvaří sádlo. A vedro by bylo mnohem méně snesitelné, pokud by tu nebyl tak skvělý vynález - klimatizace. Jméno jeho vynálezce nese dnes zřejmě největší výrobce vzduchotechniky - Carrier Global Corporation, přesto jméno vynálezce dnes nikdo nezná. No schválně, ruku na srdce, před tím, než jste začali číst tento článek, kdo z Vás znal Willise Carriera.

Psal se rok 1902, kdy jeden z mladých techniků z Buffalo Forge Company řešil problémy v Brooklynské tiskárně firmy Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Company. V budově tiskárny panovalo velké vedro a vlhkost, takže se jim na tiskařské lince velmi mačkal papír. A také jim špatně schnuly barvy. Mladý, tehdy mu bylo 26 let, dá se říci, že zelenáč rok po škole, vymyslel systém, který nejenže vzduch ochladil, ale i vysušil. Stačilo prohnat proud horkého, vlhkého vzduchu kolem stočených trubek se studenou vodou. Zbytek je už fyzika - vzduch předá svoje teplo vodě a na stěnách trubek kondenzuje vzdušná vlhkost. Ve své podstatě základní princip všech klimatizací světa.

Jak funguje klimatizace

Zaúkoloval jsem AI, aby mi udělala obrázek , jak funguje klimatizace, výsledek je níže:

Jak funguje klimatizace

Po fyzikální stránce se celé fungování klimatizace opírá o druhý termodynamický zákon a Carnotův cyklus, přesněji parokompresní chladicí cyklus. Termodynamika nám ve stručnosti říká, že teplo přechází od teplejšího objektu na ten studenější. Ale klimatizace ochlazuje chladnou místnost a předává teplo do horkého venkovního okolí. Kde je v tom háček? Aby to fungovalo, musíme přidat práci a využít změn skupenství chladícího média. A zákonu zachování energie. Chladící médium jde do expanzního ventilu, kde se prudce zvýší jeho objem. Aby se zachovala energie, musí klesnout teplota chladiva a to potom putuje do jednotky v místnosti. Ochladí vzduch, odebere z něj vodu. Jenom tak mimochodem - věděli jste, že ve vzduchu o teplotě 30˚C je při stejné relativní vlhkosti asi šestkrát více vodní páry než ve vzduchu při teplotě 0˚C? U kapalin je tomu naopak, čím chladnější kapalina, tím více je v ní rozpuštěných plynů. Proto teď v těchto vedrech hynou ryby - v teplé vodě je málo kyslíku a také - nemají klimatizaci.

Ale zpátky k tomu, jak to funguje. Chladivo, které nabralo teplo z místnosti jde do kompresoru, který jej stlačí. Přidá práci, plyn stlačí. Jak plyn zmenší svůj objem, aby se zachovala jeho vnitřní energie stejně, prudce se zahřeje. Z kompresoru potom jde chladivo do venkovního výměníku, kde se paradoxně ochladí, protože venkovní teplota vzduchu je pořád menší, než je aktuální teplota chladiva. A z venkovního výměníku potom jde médium zase do expanzního ventilu a tak pořád dokola. Pěkné využití Carnotova cyklu, neboli vratný kruhový termodynamický děj.

Na stejném principu funguje i lednička, tedy přesněji kompresorová lednička. Tu vynalezl Carl von Linde už v roce 1876.

A jak to dělali naši předkové před klimatizací?

I když se to nezdá, úmorná vedra nejsou záležitostí jenom posledních let, trápila i naše předky a hlavně v pouštních oblastech nebo ve Středomoří se s tím museli nějak vyrovnat. A protože naši předkové nebyli hloupí, vymysleli řadu důmyslných řešení, kterými se můžeme inspirovat i dnes. Asi nejznámější z oblasti Blízké a Středního východu jsou větrné věže, též Bâdgir. Jedná se o nadstavby na střechách budov, otevřené i tomu nejslabšímu větru. Ten vedou dovnitř budovy jedním průduchem aby druhým průduchem vytlačil teplejší vzduch z místnosti. Primitivní, ale účinné.

Římané, obzvláště ty bohatější, kteří si mohli dopřát honosnější sídlo zase sázeli na celkovou kompozici, stinné atrium s vodním prvkem a stínící stromy. A samozřejmě bílý nátěr zdí, aby to odráželo co nejvíce tepla. I samotná tloušťka zdi hraje roli, kdo jste někdy chodil starými uličkami středomořských měst v Itálii, Španělsku nebo i v Chorvatsku, znáte silné stěny a přes den okenicí zabedněná okna, která nepouštěla teplo dovnitř, dokud nezapadlo Slunce a vzduch se neochladil. Potom větráním chladili dům na další horký den.

Existuje ale jedna vychytávka, kterou byste nečekali, pouštní pasivní lednička, yakhchāl, volně přeloženo jako ledová jáma. Vynález to starobylých Peršanů už dávno v letech před Kristem jim umožnil zachovat si i v parném létě led pro jejich oblíbený sorbet. Velmi důmyslně využitá fyzika dlouho předtím, než lidstvo vůbec fyziku vynalezlo.

Na závěr Vám přeji hodně sil do dalších parních dní a v pátek 17. července si vzpomeňte, klimatizace bude mít sto dvacáté čtvrté narozeniny. Možná by stálo za to, mít u nás nějakou tu ulici Willise Carriera. Konec konců, bez pořádné klimatizace by dnes nebyl žádný mrakodrap, vychlazené kino nebo třeba hokejová hala.

_________________________________________________________________________

Vážený čtenáři, máš před sebou knihu „Tim se ptá: Proč a jak funguje vesmír“. Je to kniha odpovědí na otázky z moderní fyziky, kosmologie, ale také třeba o tom, jak fungují atomové elektrárny, výlet do historie, jak vznikala moderní fyzika a kdo byli její zakladatalé. Věnujeme se i současné kosmonautice, potřebám kolonizace vesmíru a jsou tam i pikaktní detaily, jak kosmonauti chodí na záchod, zdaleka nejčtenější část knihy. Tedy hned po kapitole, jak Jára Cimrman přispěl ke vzniku kvantové mechaniky.
Kniha je určená jak pro děti, ale i z části pro jejich rodiče, pro každého, kdo se laicky zajímá o fyziku a potřebuje zjednodušení složitých odpovědí. Předmluvu ke knize mi napsal Ondřej Neff, na faktickou správnost dohlížel profesor Jiří Chýla z Ústavu fyziky Akademie Věd.Stručně řečeno, Tim se ptal, abyste se už nemuseli ptát Vy :)Cena je 199 Kč + poštovné.
Objednat je možno na martin.tuma@smartblue.net, pošlete mi, prosím, i Vaše telefonní číslo, dopravce bez toho nevezme zásilku.