Με τις μεθόδους αυτές, το εργαζόμενο μέσο διαφεύγει στην ατμόσφαιρα, οπότε η ψύξη παράγεται σε ανοικτό θερμοδυναμικό κύκλο, όπου η θερμότητα απορροφάται από το ψυκτικό μέσο, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας του από τον ψυχόμενο χώρο. Στην περίπτωση που το ψυκτικό μέσο δεν αλλάζει φάση, αυξάνεται η θερμοκρασία του. Αντίθετα, στην περίπτωση που υπάρχει αλλαγή φάσεως, η απορ- ροφούμενη θερμότητα είναι η λανθάνουσα θερμότητα αλλαγής φάσεως του ψυκτικού μέσου και η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή. Επίσης, στις μεθόδους παραγωγής ψύξεως χωρίς την προσθήκη μηχανικού έργου συμπεριλαμβάνονται μέθοδοι στις οποίες δεν υπάρχει θερμοδυναμική διεργασία του ψυκτικού μέσου. Στην ομάδα αυτή κατατάσσονται οι εξής τέσσερεις μέθοδοι ψύξεως:
1) Ψύξη με πάγο νερού. Η ψύξη με πάγο νερού άρχισε να χρησιμοποιείται από τις αρχές του 19 ου αι., δεδομένου ότι στην αρχή ο φυσικός και στη συνέχεια ο τεχνητός πάγος ήταν το μόνο διαθέσιμο ψυκτικό μέσο, για ψύξη σε μικρή κλίμακα. Κατά τη μέθοδο αυτή ο ψυκτικός θάλαμος διαθέτει έναν χώρο, όπου τοποθετείται πάγος νερού. Ο χώρος αυτός καταλαμβάνει το 1/3 έως το 1/5 του χώρου του ψυκτικού θαλάμου, που βρίσκεται στην κορυφή του θαλάμου και διαθέτει σύστημα αποχετεύσεως για την απομάκρυνση του νερού από την τήξη του πάγου. Επί πλέον, γύρω από τον χώρο αποθηκεύσεως πάγου, σχηματίζεται κανάλι κυκλο- φορίας του αέρα του θαλάμου. Η θερμότητα εισέρχεται στον θάλαμο μέσω των τοιχωμάτων ή δημιουργείται από οποιαδήποτε άλλη πηγή εντός του θαλάμου. Στη συνέχεια, απάγεται λόγω της τήξεως του πάγου, μέσω της κυκλοφορίας του αέρα. Ο αέρας έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα και τα ψυχόμενα προϊόντα και θερμαίνεται λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας τους. Καθώς ο αέρας θερμαίνεται, γίνεται ελαφρύτερος και ανεβαίνει προς τον θάλαμο πάγου. Εκεί έρχεται σε επαφή με την ψυχρή επιφάνεια του πάγου και μεταδίδει μέρος της θερμότητας που μεταφέρει. Με την ψύξη ο αέρας γίνεται πυκνότερος, άρα βαρύτερος, και κατεβαίνει προς τα κάτω για να επαναληφθεί ο κύκλος Η θερμότητα που απομακρύνεται από τον ψυκτικό θάλαμο, είναι η λανθάνουσα θερμότητα τήξεως του πάγου, με την οποία ο πάγος αλλάζει φάση από στερεή σε υγρή. Η ειδική λανθάνουσα θερμότη- τα τήξεως του πάγου είναι:
q Λ = 334 kJ/kg = 79,71 kcal/kg
Δεδομένου ότι το μέσο μεταφοράς θερμότητας είναι ο αέρας του θαλάμου, για να εξασφαλισθεί η κυκλοφορία του αέρα στον θάλαμο, πρέπει αφενός ο χώρος αποθηκεύσεως πάγου να είναι τοποθετημένος στο πάνω μέρος του θαλάμου και αφετέρου να μην εμποδίζεται η ροή στα κανάλια κυκλοφορίας. Η ψύξη με πάγο έχει μερικά βασικά μειονεκτήματα. Κατ’ αρχάς δεν είναι δυνατό να επιτευχθού στον ψυκτικό θάλαμο οι χαμηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για πολλές εφαρμογές ψύξεως. Με κανονικό πάγο νερού, η ελάχιστη θερμοκρασία του θαλάμου δεν μπορεί να είναι χαμηλότερη από 0 o C, ενώ για πάγο άλμης, που έχει σχηματιστεί με προ- σθήκη χλωριούχου νατρίου (NaCl) ή χλωριούχου ασβεστίου (CaCl 2 ), η θερμοκρασία μπορεί να κατέβει μέχρι τους –20 o C. Επί πλέον, πρέπει να αναπληρώνεται ο πάγος που λειώνει και να απομακρύνεται το νερό, πράγμα το οποίο καθιστά τη μέθοδο ψύξεως με πάγο οικονομικά ασύμφορη και δύσχρηστη. Τέλος, σημαντικό μειονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι η δυσκολία ελέγχου του ρυθμού ψύξεως, που συνεπάγεται δυσκολία ελέγχου των θερμοκρασιών στον ψυκτικό θάλαμο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ρυθμός απομακρύνσεως της θερμότητας μέσω του πάγου είναι ανάλογος με την επιφάνεια του πάγου που έρχεται σε επαφή με τον αέρα του θαλάμου. Κα- θώς ο πάγος λειώνει, μειώνεται η επιφάνεια συναλλαγής θερμότητας και αντίστοιχα μειώνεται η ικανότητα ψύξεως. Όταν ο πάγος συρρικνωθεί και η διαθέσιμη επιφάνειά του μειωθεί, τότε η θερμότητα εισέρχεται στον θάλαμο με μεγαλύτερο ρυθμό από τον ρυθμό με τον οποίο απομακρύνεται μέσω της ψύξεως του αέρα. Από το σημείο αυτό και πέρα η θερμοκρασίατου θαλάμου αρχίζει να ανεβαίνει, μέχρι την εξάντληση όλης της διαθέσιμης ποσότητας πάγου. Η ψύξη με φυσικό πάγο, παρά τα μειονεκτήματα που έχει, σε μερικές εφαρμογές προτιμάται έναντι άλλων μεθόδων μηχανικής ψύξεως, δεδομένου ότι ο πάγος προλαμβάνει την αφυδάτωση των τροφίμων και διατηρεί την καλή τους όψη. Για τον σκοπό της συντηρήσεως τροφίμων με πάγο, παράγεται τριμμένος πάγος σε ειδικές παγομηχανές, που χρησιμοποιείται σήμερα ευρέως για τη συσκευασία και τη διατήρηση λαχανικών, πουλερικών και ψαριών.
