Nicht wie ein Gefrierschrank, sondern eher wie ein übergroßes Fondue-Set präsentiert sich der Prototyp, den US-Wissenschaftler jetzt auf einer Tagung im mexikanischen Cancun vorstellten: Auf einem dreibeinigen Gestell thront der Tropf und die darunter montierte Stahlkugel gleicht einem Brenner. Doch die Maschine soll Fleisch nicht garen, sondern vielmehr kühlen und zwar mit Schall, erklärt Matthew Poese, Doktorand vom Physikalischen Institut der Penn State Universität, das revolutionäre Konzept. "Wenn man ein Gas komprimiert, dann erhitzt es sich. Dehnt es sich dann wieder aus, kühlt es sich ab. Eine Schallwelle aber ist nicht anderes als eine rasche Folge von Luftdruckschwankungen – mal mehr, mal weniger komprimiertes Gas." Thermoakustischen Effekt bezeichnen Experten das zugrundeliegende Prinzip. Der Prototyp arbeitet mit einer Frequenz von 100 Hertz und komprimiert und expandiert das enthaltene Heliumgas so 100 mal pro Sekunde. Mit jeder Ausdehnung entzieht das Helium seiner Umgebung Wärme, die die Physiker mit einem besonderen Wärmetauscher ableiten und so einen akustischen Kühlschrank erzeugen.
Doch die Sache hat einen Haken: Die Forscher verwenden eine extrem starke Schallquelle: "Wir nutzen hoch effektive Linearmotoren als einen metallischen Blasebalg, der wie ein Lautsprecher arbeitet. In einem abgeschlossenen Gefäß, dem so genannten Resonator, erzeugen wir so extrem lauten Schall, wenn auch nur bei einer einzigen Frequenz." Während heimische Stereoverstärker einen Wirkungsgrad von gerade einem Prozent besitzen, also ein 100-Watt-Verstärker gerade eine Schallleistung von unter einem Watt aus den Lautsprechern liefert, wandelt Poeses Resonator 89 Prozent der Leistung in Schallsignale und liefert so fünf Kilowatt Leistung. "Die Lautstärke in dem Gerät ist höher als irgendein Geräusch auf diesem Planeten. Der Schallpegel ist mit 200 Dezibel 100.000 mal höher als bei einem Rockkonzert", konstatiert der Physiker. Dabei werde die Luftreibung so extrem, dass Haare dabei nicht nur zu Berge stehen, sondern auch leicht Feuer fangen könnten. Allerdings dringe der monotone Krach niemals aus dem Gerät heraus. Selbst wenn der Resonator brechen würde, drohe kein Hörschaden, denn dabei ginge die Resonanzverstärkung verloren und damit auch der starke Schallpegel.
Derzeit bringt es der kühlende Lautsprecher auf eine Temperatur von gerade minus fünf Grad Celsius, doch schon sein für kommenden März terminiertes Nachfolgemodell soll minus 20 Grad erzeugen können. "Der wohl größte Vorteil der Technologie ist der Einsatz von Heliumgas als Medium, da es sehr reaktionsträge ist und weder die Ozonhülle angreift, noch als Treibhausgas wirkt." Allerdings konsumiert der Apparat derzeit noch so viel Strom, das dadurch seine Umweltverträglichkeit wieder zunichte gemacht wird. Doch in einigen Jahren soll das Verfahren marktreif sein und dann zwar nicht den heimischen Kühlschrank ersetzen, wohl aber technische Nischen erschließen: "Eine vielversprechende Anwendung wäre etwa die Kühlung von Elektronik", meint Matthew Poese.
[Quelle: Frank Grotelüschen]
Doch die Sache hat einen Haken: Die Forscher verwenden eine extrem starke Schallquelle: "Wir nutzen hoch effektive Linearmotoren als einen metallischen Blasebalg, der wie ein Lautsprecher arbeitet. In einem abgeschlossenen Gefäß, dem so genannten Resonator, erzeugen wir so extrem lauten Schall, wenn auch nur bei einer einzigen Frequenz." Während heimische Stereoverstärker einen Wirkungsgrad von gerade einem Prozent besitzen, also ein 100-Watt-Verstärker gerade eine Schallleistung von unter einem Watt aus den Lautsprechern liefert, wandelt Poeses Resonator 89 Prozent der Leistung in Schallsignale und liefert so fünf Kilowatt Leistung. "Die Lautstärke in dem Gerät ist höher als irgendein Geräusch auf diesem Planeten. Der Schallpegel ist mit 200 Dezibel 100.000 mal höher als bei einem Rockkonzert", konstatiert der Physiker. Dabei werde die Luftreibung so extrem, dass Haare dabei nicht nur zu Berge stehen, sondern auch leicht Feuer fangen könnten. Allerdings dringe der monotone Krach niemals aus dem Gerät heraus. Selbst wenn der Resonator brechen würde, drohe kein Hörschaden, denn dabei ginge die Resonanzverstärkung verloren und damit auch der starke Schallpegel.
Derzeit bringt es der kühlende Lautsprecher auf eine Temperatur von gerade minus fünf Grad Celsius, doch schon sein für kommenden März terminiertes Nachfolgemodell soll minus 20 Grad erzeugen können. "Der wohl größte Vorteil der Technologie ist der Einsatz von Heliumgas als Medium, da es sehr reaktionsträge ist und weder die Ozonhülle angreift, noch als Treibhausgas wirkt." Allerdings konsumiert der Apparat derzeit noch so viel Strom, das dadurch seine Umweltverträglichkeit wieder zunichte gemacht wird. Doch in einigen Jahren soll das Verfahren marktreif sein und dann zwar nicht den heimischen Kühlschrank ersetzen, wohl aber technische Nischen erschließen: "Eine vielversprechende Anwendung wäre etwa die Kühlung von Elektronik", meint Matthew Poese.
[Quelle: Frank Grotelüschen]