經(jīng)常有人問冰箱的冷卻原理到底是什么樣的。冰箱里的溫度降低了，那么冰箱里的熱量去了哪里？這不違反能量守恒定律嗎？冰箱消耗的電力到哪里去了？它能像很快變熱一樣直接冷卻嗎？面對(duì)這么多問題，我經(jīng)過總結(jié)得出以下答案。

冰箱吸收的熱量到哪里去了

冰箱冷藏室、冷凍室的熱量通過冰箱外墻釋放到室內(nèi)。這是一個(gè)能量傳輸過程，不違反能量守恒。同時(shí)，分散到室內(nèi)的熱量還包括冰箱內(nèi)部設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量。

所以有些人想打開冰箱門，用這種方式給室內(nèi)降溫是不可能的。冰箱的熱值=冰箱冷卻量冰箱熱值。所以冰箱門越開，室內(nèi)溫度越高。

冰箱消耗的電力到哪里去了？

在冰箱系統(tǒng)中，電力不參與制冷，只有為制冷劑提供動(dòng)力的——冰箱希望制冷，制冷劑必須繼續(xù)在管道內(nèi)移動(dòng)，這一點(diǎn)以后再說(shuō)。

例如，這里的電力就像汽車的汽油。實(shí)際上，讓汽車前進(jìn)的是發(fā)動(dòng)機(jī)，但汽油為發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量。

冰箱冷卻原理

我們把冰箱看作兩部分：冰箱里和冰箱外。冰箱內(nèi)部裝置的主要作用是吸收熱量，即冷氣。它的主要裝置是蒸發(fā)器。冰箱外裝置的作用是散熱和提供動(dòng)力。它的主要裝置是壓縮機(jī)、冷凝器和毛細(xì)管。

這里著重討論制冷劑的制冷劑原理。并不像我們想象的那樣降低自己的溫度，達(dá)到吸熱效果。(大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國(guó)電視)，制冷名言)物理現(xiàn)象——液體沸騰，吸收熱量。冰箱里的液體制冷劑為什么可以沸騰？這是另一個(gè)物理知識(shí)——壓力越低，沸點(diǎn)越低。

制冷劑在常溫狀態(tài)下是氣體。也就是說(shuō)，——在室溫下加入液體制冷劑后就會(huì)沸騰。制冷劑之所以能在冰箱內(nèi)變成液體，是因?yàn)楸鋬?nèi)為制冷劑提供了高壓環(huán)境。首先，我們來(lái)看一下冰箱的冷卻結(jié)構(gòu)圖。

在此圖中，箭頭方向指示制冷劑的移動(dòng)方向。紅色表示制冷劑在高溫高壓(液體)，黃色表示制冷劑在常溫高壓(液體)，綠色表示制冷劑在常溫常壓(沸騰狀態(tài))，藍(lán)色箭頭表示制冷劑在常溫常壓(氣體)——稍微糾正，綠色箭頭到藍(lán)色箭頭，持續(xù)時(shí)間表示制冷劑吸收熱量的狀態(tài)，藍(lán)色箭頭表示制冷劑在圖中箭頭顏色變化太突然，整個(gè)漸變過程發(fā)生在蒸發(fā)器上。

下面總結(jié)本文寫的所有內(nèi)容，以制冷劑的視角從壓縮機(jī)出發(fā)。壓縮機(jī)啟動(dòng)(耗電量和發(fā)熱)，為制冷劑的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。

氣體制冷劑通過冷凝器遇到了毛細(xì)管，但毛細(xì)管的管子比較細(xì)，大量制冷劑擠在冷凝器內(nèi)。一個(gè)向毛細(xì)管方向推進(jìn)(壓縮機(jī))，一個(gè)不堵塞(毛細(xì)管)，冷凝器中殘留的制冷劑越來(lái)越多，壓力也越來(lái)越大。

隨著壓力的增加，氣體制冷劑開始液化，液化過程中會(huì)伴隨吸熱，所以冷凝器前半部分(靠近壓縮機(jī)方向)殘留的制冷劑是高溫高壓的液體。這種制冷劑開始從冷凝器慢慢降溫，慢慢排隊(duì)通過毛細(xì)管，直到降到室溫。

蒸發(fā)器的管子很粗，通過毛細(xì)管的制冷劑壓力突然降低，液體制冷劑開始沸騰汽化(與吸熱一起)。直到制冷劑完全通過蒸發(fā)器，才成為常溫常壓的氣體。

氣體制冷劑再次通過壓縮機(jī)，繼續(xù)新的循環(huán)。