Chiếc tủ lạnh hiện đại chúng ta có ngày nay không phải là phát minh riêng của một cá nhân nào, mà là kết tinh của hàng loạt cải tiến và tiến bộ khoa học. Ngày nay, vai trò của tủ lạnh trong việc bảo quản thực phẩm, kéo dài ‘tuổi thọ’, và giảm lãng phí tại mỗi gia đình là không thể phủ nhận. Cùng với sự chuyển đổi từ những phương pháp làm lạnh thủ công sang các hệ thống máy móc, tủ lạnh đã trở thành món đồ quen thuộc với người tiêu dùng khắp thế giới.
Làm Lạnh Thời Cổ Đại
Trước khi có tủ lạnh, người xưa phải tận dụng băng và tuyết để giữ lạnh cho đồ ăn thức uống. Một trong những phương pháp làm lạnh có từ rất lâu đời là đào hố dưới đất, lót vật liệu cách nhiệt, và trữ đầy băng lấy từ tự nhiên hoặc vận chuyển từ vùng núi. Yakhchal, một phát minh từ đất nước Ba Tư xa xưa, là một kiểu ‘tủ lạnh’ thủ công dùng để trữ băng và thực phẩm. Được làm chủ yếu từ đất sét, cát, và rơm, Yakhchal mang hình nón cao đặc trưng nhằm giảm tối đa nhiệt từ môi trường bên ngoài.
Điều làm nên tính độc đáo của những công trình này là lớp tường siêu dày giúp giữ nhiệt độ thấp cho khoang bên trong. Bên cạnh đó, hệ thống thông gió “bắt gió” cho phép dẫn khí mát vào tận khoang trữ băng bên dưới. Yakhchal chính là một ví dụ tuyệt vời về những phát minh tài tình và giàu tính ứng dụng của nền kỹ thuật Ba Tư cổ cũng như bài học thú vị về cách ông bà ta tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên để làm lạnh thực phẩm.
Phản Ứng Hóa Học Tạo Ra Cái Lạnh
William Cullen (1710-1790) vốn là một thầy thuốc với bằng Tiến Sĩ Y Khoa tại Đại Học Glasgow và cũng chính là một trong các nhà sáng lập Hội Y Dược Hoàng Gia Anh. Tuy nhiên, chính niềm đam mê tìm tòi với lĩnh vực Hóa Học mới non trẻ thời bấy giờ mới là thứ làm nên tên tuổi cho Cullen.
Khám Phá Lịch Sử Thế Giới
Năm 1748, Cullen đã chứng minh giả thuyết về khả năng tạo ra nhiệt độ thấp bằng cách làm bay hơi chất lỏng. Tại một thính phòng đông người ở Đại Học Glasgow, Cullen vận hành máy bơm để tạo môi trường chân không bên trong một bình chứa diethyl ether. Khi ether sôi, nó hấp thu nhiệt xung quanh và bắt đầu hạ nhiệt. Thí nghiệm đột phá của Cullen là minh chứng đầu tiên cho việc tạo lạnh bằng phương pháp nhân tạo.
Dù mang tính cách mạng, phát minh của Cullen vẫn thiếu tính ứng dụng rộng rãi. Mãi đến tận thế kỷ 19, nguyên lý ban đầu của ông mới được cải tiến và dùng để làm ra những chiếc tủ lạnh thương mại đầu tiên.
Cuộc cách mạng trong bảo quản thực phẩm
Tủ lạnh cơ học (sử dụng máy nén) đã thay đổi cách chúng ta bảo quản thực phẩm dễ hỏng. Tuy nhiên, những chiếc tủ lạnh đời đầu khá đắt, cồng kềnh và ít người có thể sở hữu. Phát minh của Oliver Evans về tủ lạnh nén hơi (1805) đặt nền móng cho các công ty như General Electric, Kelvinator, và Electrolux sản xuất tủ lạnh hàng loạt. Vào những năm 1920, tủ lạnh máy nén trở nên phổ biến và có giá cả phải chăng.
Những chiếc tủ lạnh này có một nhược điểm: chúng sử dụng các loại chất khí độc hại làm môi chất lạnh như amoniac, methyl clorua, và lưu huỳnh dioxide. Dần dần, do xảy ra một vài tai nạn, người ta bắt đầu tìm kiếm những giải pháp làm lạnh an toàn hơn. Câu trả lời xuất hiện vào cuối những năm 1920, khi một nhóm các nhà khoa học được hậu thuẫn bởi ba tập đoàn lớn của Mỹ (General Motors, Du Point, và Kinetic Chemicals), phát hiện ra ứng dụng của Chlorofluorocarbon (CFC) và Hydrochlorofluorocarbon (HCFC).
Các chất làm lạnh mới này được gọi chung là Freon và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn, thống trị thị trường cho đến năm 1993. Vào năm này, CFC được phát hiện là một loại khí nhà kính “siêu mạnh” và nhanh chóng bị loại bỏ.
Sáng kiến thất bại của Einstein
Trước khi Freon xuất hiện, có một nỗ lực đáng chú ý từ hai nhà vật lý tưởng chừng không liên quan. Albert Einstein, vốn nổi tiếng với các công trình trong vật lý lý thuyết, cũng từng thử sức với thế giới tủ lạnh. Năm 1926, Einstein và nghiên cứu sinh Leo Szilard của ông đọc tin tức về một gia đình ở Berlin qua đời vì rò rỉ khí độc từ chiếc tủ lạnh bị hỏng. Nhận ra vấn đề dễ xảy ra trục trặc nằm ở phần máy nén của các tủ lạnh thông thường, họ bắt tay vào nghiên cứu.
Dựa trên kiến thức tiên tiến về điện từ và nhiệt động lực học, Einstein và Szilard thiết kế một chiếc tủ lạnh không cần máy nén. Chiếc tủ lạnh Einstein-Szilard là một hệ thống làm lạnh bằng hấp thụ, tạo ra quá trình bay hơi, hấp thụ và ngưng tụ trong một vòng khép kín mà không cần đến động cơ. Thiết kế này cực kỳ thông minh, nhưng lại không đạt được thành công thương mại. Cuộc Đại suy thoái, sự trỗi dậy của Đức Quốc Xã, cùng với sự phát triển của Freon tại Hoa Kỳ đã khiến dự án này “chết yểu”.
