制冷王國(guó)的秘密

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


冷凍不僅僅用于食物保鮮。美國(guó)有5家專來(lái)公司專門從事在-200℃條件下保存逝者遺體的業(yè)務(wù)。許多人生前都懷有一種希望,這就是有朝一日在某種藥物的幫助下能重新復(fù)活。選擇在液氮中長(zhǎng)眠的第一人是心理學(xué)家詹姆斯?貝德福德,他于1967年73歲時(shí)被癌癥奪去了生命,從那時(shí)起有幾十人人仿效他的做法,而別外成千上萬(wàn)的人則簽訂了死后“冷藏”的合同。這些遺體在儲(chǔ)藏時(shí)頭部朝下,這樣一旦自動(dòng)化的控制系統(tǒng)失靈,可以使頭部成為最后被解凍的部分。

與普通人的感覺完全不同,冰箱并不是“制造冷氣的機(jī)器”,而是一種用來(lái)吸收食品中的熱量的裝置。它利用稱為“制冷劑”的液體,將食品中的的熱量“抽取”出來(lái)并轉(zhuǎn)移到冰箱外面。致冷劑通過(guò)冰箱的一系列裝置流動(dòng),主要包括3個(gè)基本的部件:壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器,并不斷重復(fù)同一個(gè)制冷循環(huán)(近似卡諾循環(huán))。

除少數(shù)環(huán)保冰箱外,現(xiàn)在普通家用冰箱的制冷劑大多還是氟利昂(主要是二氯二氟甲烷),它儲(chǔ)存在冰箱的專用容器中。當(dāng)冰箱開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)開始工作,吸入處于低壓和常溫狀態(tài)不的氟利昂蒸氣,將其壓縮成為高溫高壓為(約為10幾個(gè)大氣壓)的蒸氣。

這些處于高溫高壓狀態(tài)下的氟利昂蒸氣離開壓縮機(jī)后被送往冷凝器。冷凝器是一種被多次彎曲的管子,稱為“蛇形管”,一般是被安裝在冰箱背后。由于進(jìn)入冷凝器的氟利昂蒸氣的溫度比室溫要高,熱量就通過(guò)蛇形管的管壁向外散發(fā),這樣氟利昂蒸氣的溫度就降低了并從氣態(tài)冷凝為液態(tài),隨后它離開冷凝器流向蒸發(fā)器。蒸發(fā)器由另一個(gè)蛇形管構(gòu)成,同冰箱的內(nèi)部接觸。這個(gè)蛇形管比冷凝器的蛇形管要細(xì)一些,因此氟利昂的流動(dòng)速度就加快了,隨之而來(lái)的就是壓力驟然下降。這符合所謂的伯努利原理。

由于在蒸發(fā)器中壓力急劇降低,氟利昂便劇烈蒸發(fā),從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),伴隨這一過(guò)程的是溫度降低。由于熱量總是從較熱的物體向較冷的物體上轉(zhuǎn)移,所以冰箱中較熱的食物就將熱量轉(zhuǎn)移到流動(dòng)著氟利昂氣體的蛇形管上,從而達(dá)到制冷的目的。

上述過(guò)程完成之后,制冷劑──氟利昂氣體又“整裝待發(fā)”,以便重新被壓縮機(jī)“吸收”,從而開始下一個(gè)循環(huán)過(guò)程。

由于氟利昂會(huì)破壞臭氧層,現(xiàn)在已經(jīng)被逐漸淘汰,改用其他的制冷劑,但它們制冷的原理是一樣的。

冰箱主要有兩處類型。一種是像家用冰箱那樣的立式冰箱,另一種是通常為商店采用的柜式冰箱即冰柜。柜式冰箱用起來(lái)不太方便,但比前一種效率更高。事實(shí)上,每次打開家用冰箱的門時(shí),由于冷空氣比重大,大量量冷空氣會(huì)向下流動(dòng)并被熱空氣替代。但這種現(xiàn)象是不會(huì)在柜式冰箱上發(fā)生的,而且柜式冰箱的優(yōu)點(diǎn)還在于它很少有除霜的必要。


上圖是冰箱制冷過(guò)程的示意圖

從壓縮要出來(lái)的制冷劑處于高壓氣態(tài),當(dāng)它進(jìn)入冷凝器時(shí)就會(huì)釋放熱量,從而變成液態(tài)并進(jìn)入儲(chǔ)存器。隨后制冷劑流入一個(gè)更細(xì)的管子中,壓力隨之下降。這種低壓的液體變冷,當(dāng)它進(jìn)入同食物周圍空氣接觸的蛇形管時(shí),制冷劑再次變?yōu)闅怏w,同時(shí)吸收了食物的熱量。吸收熱量后,制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)開始下一個(gè)循環(huán)。


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/952649.html

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