یخچال آکوستیکی

سیستم تبریدی که با صوت کار می‌کند می‌تواند منجر به ساخت نسل جدیدی از یخچال‌ها و دستگاه‌های تهویه‌ی مطبوع شود که در آن‌ها آسیبی که گازهای مورد مصرف در سیستم‌های فعلی به لایه‌ی اُزُن زمین وارد می‌کنند مرتفع خواهد شد. اساس این سیستم‌ها موتور ترمو آکوستیک (گرما صوتی) است. در این موتور، امواج صوتی پر انرژی، باعث نوسان گازهای خنثی می‌شوند به طوری که این گازها می‌توانند محیط اطراف را سرد یا گرم کنند.
استیفن گرت و هم‌کارانش توماس هفلر، جی اَدِف، و گلن هَرِل، از دانشکده‌ی تحصیلات تکمیلی دریایی در مونتری کالیفرنیا، سالیانی قبل کار روی این سیستم را آغاز کردند. هدف از طراحی این سیستم، استفاده از آن در شرایط میکروگرانی (گرانی یا ثقل بسیار کم) فضاست، جایی که سیستم‌های عادی قادر به کار نیستند. برای اولین واحد تبرید (سرمایش) دوره‌ای شش روزه در نظر گرفته شد که پس از به پایان رسیدن آن، پژوهش‌گران اظهار داشتند دقیقاً به همان صورت که پیش بینی می‌شد کار کرده است. این دستگاه نخستین بار به عنوان بخشی از برنامه‌ی فضایی نیروی هوایی امریکا در سال 1991 میلادی بر روی فضا پیمای شاتل به فضا برده شد.

هسته‌ی اصلی یخچال صوتی، بلندگوی ویژه‌ای است که محرک آکوستیک نام دارد. وقتی پالس‌های الکترونیکی از آهن ربا و کویل صدا به دیافراگم محرک، یا پیستون، برخورد می‌کنند باعث ارتعاش آن و درنتیجه تولید امواج صوتی پر انرژی می‌شوند. این صدا آن قدر بلند است که اگر امواج صوتی در یک لوله‌ی صلب و بدون ارتعاش محبوس نبودند شدت صوتی (صد و شصت دسی بل) معادل پرتاب موشک ساترن پنج بود که در فاصله‌ی یک کیلومتری سکوی پرتاب به گوش می‌رسید.
این لوله حاوی مخلوطی از گازهای خنثی، نظیر هلیم همراه با گزنون یا آرگون، است. هم‌چنین یک نوار پلاستیکی به عرض هشت سانتیمتر و طول سه متر با تکه‌هایی از نخ نایلونی که به صورت پله‌های نردبان در عرض نوار قرار گرفته‌اند، در داخل لوله گذاشته شده است. این نوار پلاستیکی به صورت کلافی استوانه‌ای پیچیده شده است که دودکش نامیده می‌شود. تکه‌های نخ نایلونی نقش جداکننده را دارند و اجازه می‌دهند که مولکول‌های گاز در فضای باریک بین لایه‌های پلاستیک بالا و پایین بروند.
مولکول‌های گاز وقتی فشرده می‌شوند داغ می‌شوند و هنگام انبساط خنک می‌گردند. امواج صوتی از نوع طولی هستند و بر اثر حرکت امواج به سمت پایین لوله، هم‌زمان با فشردگی و انبساط موج، اتم‌های منفرد به سمت بالا و پایین نوسان می‌کنند. اتمی که در یک محل و دمای معین قرار دارد بر اثر رسیدن موج به آن به سمت بالا حرکت کرده فشرده و داغ می‌شود. مقداری از این گرما به دیواره‌ی پلاستیکی منتقل می‌شود. با ادامه‌ی حرکت موج، اتم به سمت پایین کشیده می‌شود و از محل اولیه‌اش نیز پایین‌تر می‌آید. در نتیجه‌ی این انبساط، اتم سرد می‌شود و به دمایی کم‌تر از دمای اولیه‌اش می‌رسد. در این حالت اتم از پلاستیک اطراف خود مقداری گرما جذب می‌کند و با رد شدن موج، به وضعیت و دمای اولیه‌اش برمی‌گردد. تمام اتم‌های موجود در دودکش همین روند را دنبال می‌کنند: به سمت بالا حرکت و گرما را به پلاستیک منتقل می‌کنند، و سپس پایین می‌آیند و گرما را از پلاستیک جذب می‌کنند. به این ترتیب، گرما در پلاستیک به سمت بالا منتقل و پایین لوله خنک می‌شود.
قبل از وارد شدن واحدهای صوتی به حیطه‌ی لوازم خانگی باید برخی مسائل فنی که به طور عمده به بازده سیستم مربوط می‌شوند حل گردند. با وجود این شاید بتوان در عرض چند سال، واحدهای تهویه‌ی مطبوع خانگی از این نوع، و به دنبال آن یخچال‌های آکوستیک را وارد بازار کرد. استیون گرت اظهار داشت: «مشکل اساسی این تکنولوژی کمبود متخصص است. تا جایی که من می‌دانم روی کره‌ی زمین فقط پنج نفر هستند که روش طراحی سرد آکوستیک را می‌دانند.»