Lịch sử hình thành và phát triển của máy điều hòa - Phần 1

Máy lạnh - máy điều hòa là sản phẩm điện gia dụng phổ biến khắp mọi nơi trên thế giới. Đặc biệt là tại một nước nhiệt đới như Việt Nam, được sinh hoạt và làm việc trong môi trường mát mẻ do máy lạnh tạo ra là nhu cầu của tất cả mọi người. Trong những ngày hè nóng bức như hiện nay, chiếc máy lạnh là một sản phẩm không thể thiếu đối với mỗi người chúng ta.

NHỮNG MÔ HÌNH LÀM MÁT ĐẦU TIÊN

Mô hình máy tạo băng của John Gorrie được lưu giữ tại bảo tàng John Gorrie, Apalachicola, Florida.

Người Ai Cập cổ đại đã biết chế tạo ra mô hình làm mát để phục vụ cho chính mình. Mô hình đơn giản nhất được người Ai Cập chế tạo ra đó là treo lau sậy trên những cửa sổ rồi phun nước lên. Mục đích của mô hình này là khi gió thổi vào sẽ đi qua mô hình và mang theo hơi nước vào phòng, giữ ẩm và làm mát cho không khí bên trong. Biện pháp này giúp người Ai Cập cổ giảm bớt đi cái nóng từ sa mạc nơi họ sinh sống. Một cách làm mát khác của người La Mã cổ đại chính là họ bao quanh tường nhà hệ thống ống nước, khi nước lưu thông sẽ làm mát ngôi nhà. Làm mát bằng nước cũng được người Ba Tư thời trung cổ áp dụng. Hệ thống của họ bao gồm tháp gió và các bể chứa nhiều nước giúp làm mát không khí trong nhà.

NHỮNG NHÀ KHOA HỌC TIÊN PHONG

Thế kỷ 17 tại, nhà phát minh Cornelis Drebble (1572-1633) đã giới thiệu mô hình làm máy không khí bằng cách thêm muối vào nước. Ông đặt tên cho hệ thống này là “biến mùa hè thành mùa đông” và giới thiệu cho vua nước Anh thời bấy giờ là James I.

Vào năm 1758, Benjamin Franklin (1785-1788), thống đốc bang Pennysylvania và John Hadley (1731-1764), giáo sư hóa học tại Đại học Cambridge đã tiến hành thử nghiệm và khám phá ra nguyên lý của sự bay hơi. Franklin và Haldley xác nhận rằng sự bay hơi của một chất lỏng chẳng hạn như rượu hoặc ete có thể được dùng để giảm nhiệt độ của một vật thế xuống dưới điểm đóng băng của nước. 2 người đã tiến hành thử nghiệm dùng sự bay hơi để hạ nhiệt độ của ống nhiệt kế thủy ngân từ 18⁰C xuống còn -14⁰C. Franklin đã ghi nhận rằng ngay sau khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng đóng băng của nước, một màng băng mỏng đã hình thành trên bề mặt của ống nhiệt kế. Từ đó, ông đi đến kết luận: “Thử nghiệm trên cho thấy đóng băng một người đàn ông đến chết ngay trong mùa hè là việc làm hoàn toàn khả thi”.

Đến năm 1820, nhà hóa học và phát minh người Anh, Michael Faraday (1791-1867) đã thực hiện thành công thí nghiệm nén và hóa lỏng khí amoniac. Ông phát hiện ra rằng khi bay hơi, amoniac lỏng có thể làm lạnh không khí xung quanh. Hơn 20 năm sau đó, vào năm 1842, bác sĩ người Scotland John Gorrie (1803-1855) đã dùng kỹ thuật nén khí nhằm tạo ra băng để làm mát các bệnh nhân trong bệnh viện tại Apalachicola (Florida, Mỹ). Từ thành công đó, ông hy vọng sẽ tạo nên một cỗ máy tạo băng để làm mát cả một tòa nhà. Thậm chí, bác sĩ John đã hình dung ra một cỗ máy có thể làm mát không khí cho cả một thành phố.

Mặc dù mô hình và những ý tưởng trên chưa từng được thực hiện, nhưng vào năm 1851, Gorrie vẫn được trao bằng sáng chế cho cỗ máy tạo ra băng. Tuy nhiên, người ủng hộ dự án máy làm mát của Gorrie qua đời và ông không thể có được số tiền viện trợ để tiến hành chế tạo. Sau đó, Gorrie đã chịu nhiều sự phản đối từ các nhà sáng chế đương thời. Cuối cùng, Gorrie qua đời trong nghèo đói vào năm 1855 và ý tưởng về một chiếc máy làm mát không khí bị phai mờ trong suốt nhiều năm sau đó.

Cỗ máy làm nước đá đầu tiên do kỹ sư James Harrison chế tạo đã chính thức vận hành vào năm 1851 tại bờ sông Barwon tại Rocky Point thuộc miền Geelong, nước Úc. Sau đó, cỗ máy tạo nước đá của Harrison chính thức được thương mại hóa vào năm 1854. 1 năm sau đó, ông được trao bằng sáng chế cho việc phát minh ra hệ thống tủ lạnh nén khí ete vào năm 1855.

Về mặt nguyên lý, hệ thống của Harrison sử dụng máy nén để đẩy khí đi qua một bình ngưng tụ. Luồng khí đi qua sẽ được làm mát và hóa lỏng. Tiếp theo đó, khí hóa lỏng sẽ di chuyển qua hệ thống ống và trở lại thể hơi. Quá trình này sẽ làm mát lượng không khí xung quanh. Cỗ máy được vận hành bằng bánh đà có đường kính 5 mét và có thể tạo ra 3000kg nước đá mỗi ngày.

Mặc dù Harrison đã thương mại hóa thành công nhà máy sản xuất nước đá thứ 2 tại Sydney vào năm 1860, nhưng không lâu sau đó, sự nghiệp phát triển của ông đã gặp phải một thất bại nghiêm trọng. Vào những năm 1870, vấn đề cạnh tranh thịt bò tại thị trường châu Âu giữa Úc và Mỹ đang là chủ đề nóng hổi. Khi đó, Harrison đã thực hiện thử nghiệm chuyển thịt bò từ Úc tới Anh trên các tàu vận chuyển. Garrison lại cho lắp đặt một căn phòng chứa đầy băng để bảo quản thịt bò. Kết quả thu được là toàn bộ thịt đều bị hư do lượn nước đá sử dụng tan nhanh hơn so với dự kiến của Garrison.

Mô hình làm mát bằng nước đá được tiếp tục sử dụng sau đó tại Mỹ. Vào năm 1881, khi tổng thống James Garfiels bị ám sát và nằm trong phòng bệnh, một nhóm các kỹ sư thuộc hải quân Hoa Kỳ đã chế tạo cỗ máy thổi khí qua lớp vải chứa nước đá để làm lạnh không khí. Hệ thống trên có thể giữ cho nhiệt độ phòng bệnh ở mức 200C, tiêu tốn hàng triệu kg nước đá trong thời gian 2 tháng cho tới khi tổng thống qua đời.

XUÂN NGUYỄN