Azonosító:
Jelszó:
Emlékezz rám!
Elfelejtetted a jelszavadat?

Itt bepillanthatsz
a Mi MICSODA filmekbe:

Get Flash to see this player.

A kulcs: a halmazállapot-váltás

2016. január 22., 14:12
 

A szárazföldi éghajlaton élő emberek egyik legnagyobb problémája, hogy nyáron túl sok energiát kell ráfordítani a házak, lakások hűtésére, klimatizálására. Ráadásul a klímaberendezések több szempontból is rongálják a környezetet, tehát már csak ezért is jobb lenne kiváltani valamivel a működésüket. Erre találtak most jó megoldást egy olyan vakolattal, amely a legegyszerűbb fizikai törvényeken alapul, mégis nagy leleményességet kívánt mindazoktól, akik most szeretnék bevezetni az alkalmazását.


 
Mielőtt a paraffint is használni kezdték volna, gyakran ilyen, hatalmas táblákat helyeztek el az álmennyezetekben, főként a rossz hőszigetelésű csarnokokban vagy épületekben. A táblákban sóoldat van, amely a halmazállapot-váltásával szintén képes a helyiség hőszabályozására. Az optimális hatás érdekében azonban nélkülözhetetlen az épület természetes átszellőztetése, hogy éjszaka távozhasson a felszabaduló hő.

Mitől hűti le a szobánkat a vakolat?
Az ötlet lényege, hogy a falak vakolatába egy olyan adalékanyagot tesznek bele, amely azt alkalmassá teszi a szoba hőmérsékletének szabályozására. Ez az anyag a paraffin. A paraffin a kémiában a CnH2n+2 felépítésű alkán szénhidrogének gyűjtőneve, s olyan szénhidrogének keveréke, amelyben a szénláncok 20-40 szénatomot tartalmaznak. Általában a viaszos formáját nevezzük paraffinnak. Emellett olaj formája is ismert – ezt például a gyógyászatban és a kozmetikában is gyakran használják. Nevét a latin parum=kevéssé és az affinis=reakcióképes szavak összetételéből kapta, és ennek második része mindjárt arra is rámutat, hogy biztonsággal alkalmazható az ember környezetében, hiszen csak nagyon nehezen lép reakcióba más molekulákkal. Ezért például mérgező kombinációkat sem hoz létre, tehát a közvetlen közelünkben is biztonsággal alkalmazható. A hőszabályozás szempontjából azonban az a legfontosabb tulajdonsága, hogy a meleg hatására megváltoztatja a halmazállapotát, és ezzel hőt von el a környezetéből.
A legtöbb kémiai anyag a hőmérséklettől és a nyomástól függően több halmazállapotban is megjelenhet: lehet szilárd, folyékony, gáz (másképpen légnemű) és plazmaállapotú. Ezeket az állapotokat az anyagok az olvadás- ill. a fagyáspontjuktól függően váltogathatják, vagyis a különböző halmazállapotok dinamikus folyamatokban átalakulhatnak egymássá. Az átalakulás pedig hőelvonással jár.

Ha belelátnánk, ez a kép tárulna elénk a vakolatba beletett, paraffint tartalmazó mikrokapszulákról.

Ez történik a paraffinnal is, amelyet kis kapszulákban (szakszóval: mikrokapszulázva) helyeznek el a vakolatban. Amikor a helyiségben meghalad egy bizonyos fokot a hőmérséklet, a paraffin halmazállapotot vált, és ezzel hőt von el a környezetéből. (Ugyanez zajlik le olyankor is, amikor a langyos italunkba egy jégkockát teszünk: a szilárd jég a meleg hatására olvadásnak indul, vagyis fokozatosan folyékonnyá válik, és ezzel elvonja a hőt a pohárban lévő folyadéktól, vagyis lehűti azt.) A paraffin sajátossága, hogy a benne lévő molekulák átlagos hosszától függően több olvadáspontja is lehetséges, a 47–64 °C-os tartományban. Ezért a vele kísérletező kutatók ma már azt is meg tudják oldani, hogy a különféle paraffinfajták alkalmazásával a vakolatok hűtőhatását többféle fokozatra is be lehessen állítani. Az eddigi, gyorsított ciklusvizsgálaton alapuló modellkísérletek azt igazolják, hogy a paraffinos vakolat legalább 30 évig megőrzi a különleges hőelnyelő és hőleadó tulajdonságát. Az újításon ma a Lasselsberger-Knauf Kft. dolgozik, de a róluk készült cikkek szerint még nem adtak nevet a bevezetés előtt álló terméküknek. Mindenesetre az általuk kidolgozott, ún. fázisváltó vakolattal rengeteg energiát spórolnak majd meg az emberek számára, hiszen az ezzel ellátott helyiségek hőmérséklete a nyár legforróbb napjaiban sem emelkedik 26 C° (illetve a tetszés szerint igényelt és beállított) hőfok fölé.

Nemsokára természetes lesz a számunkra, hogy már nemcsak a telefonunk, hanem a ruhánk is intelligens. Ez utóbbit ilyennek fogjuk majd látni, ha kinagyítjuk.

Vannak-e másutt is hasonló eljárások?
A halmazállapot változását nemcsak az épületeknél, hanem a ruházkodásban is kihasználják. Ott intelligens textíliáknak hívják azokat az anyagokat, amelyek ugyanettől a fizikai jelenségtől válnak különlegesekké. Ezeknél az anyagoknál a szálszerkezetbe nyúlnak bele, azt módosítják úgy, hogy a textil is hőszabályozó képességgel rendelkezzen. Ilyen anyagokra elsősorban a katonáknak, az űrhajósoknak, a tűzoltóknak, hegymászóknak és még néhány professzionális versenysport művelőinek van szükségük, a ruházatukhoz. De  ahogyan az minden, hasonló újításnál lenni szokott, előbb-utóbb, az anyagok előállításának olcsóbbá válásával a hétköznapi életbe is bekerülnek ezek a megoldások. Biztosra vehetjük, hogy előbb-utóbb a hideg teleket az addigiaknál jóval könnyebb, „intelligens”, hőszabályozós télikabátokban fogjuk átvészelni, hiszen kisebb ruhadarabok – zoknik és kesztyűk – már ma is kaphatóak, néhány helyen. De az sem lényegtelen, hogy a betegeket vagy a meleget már rosszabbul tűrő idősebbeket nyáron meg lehet kímélni attól, hogy túlmelegedjen a testük, és ettől kevesebbet tudjanak az utcán járni-kelni, dolgozni, vagy hogy akár rosszul legyenek. A találmány jelentősége tehát jóval túlmegy azon, hogy egyszerűen pénzt lehet vele megspórolni.
A hőszabályozó kelméknél az esetek többségében szintén a paraffint használják. Nyáron a hűtő, télen a hőtároló képessége az, amellyel megkönnyíti a viselője életét. A textilanyagokba behelyezett mikrokapszulák természetesen jóval kisebbek, mint amilyeneket a vakolatokba tesznek bele. Ezek 6–10 ezredmilliméter méretű gömböcskék, amelyeket kenéssel, telítéssel, vagy hab formájában visznek fel a kelmére, majd rögzítenek a textilszálakhoz. A bevitt kapszulák az ismételt mosást és a mechanikai igénybevételeket is elviselik. Van olyan eljárás is, amelynél a mikrokapszulákat belefonják a fonalba. Ez persze szintén hosszú kísérletezést igényelt, hiszen meg kellett találni azt az anyagot, amelyhez a kapszulák biztosan és tartósan odarögzíthetőek. Erre végül a poliakrilnitril fonal bizonyult a legalkalmasabbnak. Ebből készülnek a már említett zoknik, kesztyűk is.
A megfigyelések szerint egy ritkább szerkezetű, de vastagabb kelmében a paraffin halmazállapot-változása lassabban megy végbe, mint egy vékony, sűrű szerkezetű kelmében. A ruhák gyártásánál tehát figyelembe kell venni, hogy a kelmeszerkezet is befolyásolja az ilyen termékek hatékonyságát.
A hőszabályozásnak ez a módja mindkét területen nagyon sok haszonnal járhat – most már csak egy találó név hiányzik ahhoz, hogy teljes legyen a sikere ennek a szellemes megoldásnak.

Lévai Júlia

A témához ajánljuk: Energia - Ami a világot hajtja

 
Nyomtatóbarát verzió
Küldd tovább ezt a cikket barátodnak, ismerősödnek
Ajánld a Mi MICSODA Klubot barátodnak, ismerősödnek

Kapcsolat | Impresszum