Jäähdytys kuulostaa monelle yksinkertaiselta asialta. Otetaan vaikka pakastin tai ilmastointilaite, niin homma pelaa. Mutta mitä ihmettä tarkoitetaan sanaparilla “adiabaattinen jäähdytys”? Tässä tarkastellaan adiabaattista jäähdytystä ilman tekniikkajargonia ja krumeluureja. Luvassa on selkeää asiaa, vähän huumoria ja konkreettisia esimerkkejä, jotka ymmärtää kuka tahansa.
Mitä ihmettä on adiabaattinen prosessi?
Yksinkertaistettuna adiabaattisessa prosessissa lämpö pysyy tiukasti omana tietonaan eikä karkaa muualle. Ajatellaan vaikka ilmaa, jota puristetaan kasaan erittäin nopeasti. Kun ilman molekyylit pakkautuvat yhteen, lämpötila nousee, koska energia ei pääse karkuun. Tämä puristaminen tapahtuu niin nopeasti, ettei lämpö ehdi siirtyä ympäristöön. Kokeile vaikka pumpata polkupyörän rengasta todella nopeasti ja pumpun pää kuumenee käsissäsi.
Entäpä sitten jäähdytys? Nimi “adiabaattinen jäähdytys” tuntuu viittaavan siihen, että jotain täysin päinvastaista pitäisi tapahtua, eli jäähtyä ilman, että lämpöä siirtyy mihinkään. Kuulostaa mysteeriltä.
Adiabaattisen jäähdytyksen konkreettisia esimerkkejä
Kyse on siis ihan luonnon omista tempuista eikä noituudesta. Esimerkkinä paineistettu kaasu, joka päästetään nopeasti laajenemaan. Kun kaasu laajenee, sen molekyylit joutuvat tekemään työtä vallatakseen väljemmän tilan. Koska lämpöä ei ehdi tulla ulkopuolelta avuksi, kaasu käyttää tähän laajenemiseen omaa sisäistä energiaansa, jolloin sen lämpötila tippuu.
Paras arkinen esimerkki tästä on deodorantti- tai hiuslakkapullo: kun suihkutat ainetta pitkään, pullo kylmenee kädessäsi. Tässä prosessissa mitään uutta kylmää ilmaa ei tule tilalle jäillä tai ilmastoinnilla. Kaasu vain laajenee ja jäähtyy tehdessään työtä. Näin syntyy luonnon oma jäähdytys ilman sähköä.
Jos tämä on vielä hankalasti hahmotettavissa, nosta katseesi taivaalle ja kuvittele ylöspäin kohoava lämmin ilmavirta. Mitä korkeammalle ilma nousee, sitä pienemmäksi ilmanpaine muuttuu. Koska ilmaa on ympärillä vähemmän puristamassa, nouseva ilmakupla laajenee. Laajentuessaan se käyttää energiaa ja jäähtyy adiabaattisesti, täysin huomaamatta. Näin syntyvät myös taivaan pilvet vesihöyryn tiivistyessä viilenevässä ilmassa. Sama periaate kaikkialla, jossa luonto hoitaa homman.
Entäpä se diabaattinen prosessi?
Jos adiabaattinen prosessi oli se asioita sisällään pitävä erakko, niin diabaattinen prosessi on päinvastoin erittäin avoin ja sosiaalinen tapaus. Se on sitten ihan tavallista arkifysiikkaa, jossa lämpöä siirtyy vapaasti systeemin ja ympäristön välillä. Kun laitat sen olutpullon pakastimeen, pakastimen kylmä ilma varastaa pullosta lämpöä. Tämä on diabaattista jäähdytystä. Eli silloin kun lämpöenergia karkaa muualle, juoma kylmenee.
Viileä tulevaisuus
Mutta palataanpa taas adiabaattiseen ilmiöön, sillä sehän se on todellinen energiansäästön salainen ase. Koska adiabaattinen jäähdytys ei vaadi perinteisten ilmastointilaitteiden sähkösyöppöjä kompressoreita, sitä hyödynnetään jo nyt esimerkiksi jättimäisten datakeskusten ekologisessa viilentämisessä.
Tulevaisuudessa, kun ilmasto lämpenee ja energiatehokkuudesta tulee elinehto, adiabaattiset ratkaisut tuodaan yhä vahvemmin osaksi kotiemme ilmanvaihtoa ja älykästä rakentamista. Kuvittele talo, joka viilentää itsensä kesähelteillä paine-eroja ja kosteutta hyödyntäen, lähes nollaenergialla.
