La risposta è ovviamente sì dato che è ciò che fanno i condizionatori d’aria ma anche i frigoriferi (anche se non in un’intera stanza ma solo in un recipiente più ristretto, tuttavia il principio di funzionamento è lo stesso). Cerchiamo ora di capire come questo sia possibile.
Tutti i fluidi, in particolare i gas, si raffreddano molto intensamente se sono sottoposti ad una espansione rapida. Questo perché per allontanare le molecole è necessario aumentare la loro energia potenziale e se non c’è una sorgente di energia che fornisce questa energia (come quando un liquido vaporizza per effetto di riscaldamento) allora questa energia deve essere sottratta all’energia cinetica delle molecole, con conseguente raffreddamento del fluido. Nel caso di un liquido questo processo è accompagnato anche dalla vaporizzazione di una parte del liquido e in questo caso l’energia necessaria alla vaporizzazione è molto elevata e quindi il raffreddamento è consistente.
Gli strumenti che provocano il raffreddamento di recipienti (e quindi anche degli oggetti contenuti) sfruttano questa caratteristica dei fluidi nell’ambito di un processo ciclico.
1) Innanzitutto un motore spinge rapidamente il fluido attraverso una condotta sottile che sfocia in un recipiente molto ampio. Ciò provoca l’espansione rapida del fluido che, dopo essere stato "costretto" in un volume ridotto, trovandosi a disposizione un volume molto ampio lo riempie rapidamente (l’occupazione di tutto il volume disponibile è una caratteristica dei gas e bisogna tenere presente che la decompressione che accompagna questo processo fa vaporizzare gran parte del fluido se inizialmente si trovava allo stato liquido). In tal modo la temperatura del fluido diminuisce. Per migliorare la resa di questo procedimento di scelgono dei fluidi che, per le caratteristiche chimiche delle loro molecole, presentano un elevato fenomeno di raffreddamento per espansione.
2a) Se il dispositivo deve raffreddare un recipiente di volume relativamente ridotto (come nel caso del frigorifero), il fluido raffreddato viene convogliato, a bassa velocità e a pressione atmosferica (per evitare riscaldamenti inopportuni) lungo una condotta di scambio termico, in genere un tubo piegato a serpentina che ricopre il più possibile alcune delle pareti del recipiente da raffreddare. Per conduzione, essendo il fluido più freddo del contenitore, viene sottratto calore dal contenitore e assorbito dal fluido che quindi aumenta la propria temperatura riportandosi allo stato iniziale.
2b) Se il dispositivo deve raffreddare un recipiente di grade volume (come nel caso di una stanza o un container), il fluido raffreddato viene convogliato, come nel punto 2a), verso un recipiente di ridotte dimensioni dove viene pompata dell’aria a temperatura ambiente che, per conduzione, si raffredda e successivamente viene convogliata dentro il recipiente più grande che è il vero obiettivo del raffreddamento.
3) Il fluido di nuovo "caldo" (in realtà la sua temperatura non supererà mai quella ambiente) ritorna al motore di compressione e il ciclo riprende dal punto 1).