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分析实验冰箱的工作原理 箱是深刻改变了人类生活的现代奇迹之一。现代发明创新层出不穷为我们的生活增光添彩,生活更便捷。在人们发明冰箱之前,保存肉类的唯一方法是腌制,而在夏季喝到冰镇饮料更是一种奢望。另外,我们还要了解休闲车中常见的冷包装、电子冷却器和丙烷冰箱。冷藏和冰冻是如今最常用的两种食品保鲜方式。 生活中冰箱的作用 生活中,冰箱的基本作用是使食物保持低温。会因为低温有助于延长食品的保鲜时间。冷藏的基本原理就是减少细菌(因为所有食品都含细菌)的活动,使细菌需要用更长的时间才能使食品变质。 例如,把牛奶放在厨房的台面上,在室温下过两到三个小时后,牛奶会因细菌作用而变质。当然,如果降低牛奶的温度,可以保鲜一到两个星期。冰箱内的低温可减少细菌的活动,达到此保鲜效果。将牛奶冰冻可完全停止细菌活动,牛奶可保存几个月。 冰箱的部件 其实冰箱的基本原理很简单:冰箱利用液体蒸发吸收热量。可能你注意到皮肤沾上水会感觉凉爽。水在蒸发时,会吸收热量,使您感到清凉。擦拭酒精会感觉更凉爽,因为酒精的蒸发温度较低。冰箱中使用的液体(制冷剂)会在极低的温度蒸发,使冰箱内部保持冰冻温度。如果把冰箱的制冷剂放在皮肤上(这绝对不是个好主意),它在蒸发时会使皮肤冻伤。 所有冰箱(或空调系统)都由五个基本部件组成: 压缩机 热交换管,冰箱外部呈弯曲或盘曲状的管道 安全阀 热交换管,冰箱内部呈弯曲或盘曲状的管道 制冷剂,冰箱内蒸发以制造低温的液体 很多工业冰箱使用纯氨作为制冷剂。纯氨会在-32摄氏度时蒸发。 下面介绍冰箱的基本工作原理: 压缩机压缩制冷剂气体。这将升高制冷剂的压力和温度(橙色),而冰箱外部的热交换线圈帮助制冷剂散发加压产生的热量。 当制冷剂冷却时,制冷剂液化成液体形式(紫色),并流经安全阀。 当制冷剂流经安全阀时,液态制冷剂从高压区流向低压区,因此它会膨胀并蒸发(浅蓝色)。在蒸发过程中,它会吸收热量,发挥制冷效果。 冰箱内的线圈帮助制冷剂吸收热量,使冰箱内部保持低温。然后,重复该循环。 这基本上解释了冰箱的工作原理,但似乎不能让人满意。现在,让我们用几个真实示例阐述冰箱的工作原理。 理解冷藏 想要理解冰箱内部的工作原理,需要进一步了解制冷剂。以下两个实验帮我们理解冰箱的工作原理。 实验1 您需要准备下列材料: 一壶水,一支至少能测量125摄氏度的温度计,炉子 在炉子上放一壶水,壶中插上温度计,然后点燃炉子。您将看到(如果您地处海平面)水温逐渐上升至100摄氏度。此时,水开始沸腾,但水温保持在100摄氏度。此温度是水在海平面的沸点。如果您居住在山区,山上的大气压要低于海平面的大气压,水的沸点会较低,可能介于88至93摄氏度之间。这也是很多食品的包装盒上印有“高海拔烹饪说明”的原因。在高海拔地区,食品的烹饪时间要延长。实验2 您需要准备下列材料: 烤箱适用的玻璃碗,一支至少能测量235摄氏度的温度计,一个烤箱 在盛水容器中插好温度计,将容器放到烤箱里,打开烤箱,将温度设为200摄氏度。 随着烤箱中的温度上升,水温再次攀升到100摄氏度,然后开始沸腾。虽然整个环境温度为200摄氏度,但水温仍保持在100摄氏度。如果您把水烧干(假设温度计能测量该温度),则在水烧干后,温度计测得的温度将骤升至200摄氏度。那下面的思路来思考第二个实验,就会得到一个非常有意思的结论:想象一下,某种生物能在200摄氏度的烤箱中舒适地生存。该生物认为200摄氏度是最舒适的温度(就像人类感觉21摄氏度最舒适)。如果该生物生活在200摄氏度的烤箱中,烤箱中的一杯水在100摄氏度沸腾烧干,那么它对水的感觉如何呢?它会认为沸水非常冷。毕竟沸水比该生物认为舒适的200摄氏度低100摄氏度。这两者的温差很大! 目前现代冰箱都使用再生循环,重复利用同一制冷剂。结合上面的实验,烤箱中的生物和那杯水,就能理解制冷剂的工作原理。烤箱中的生物按以下四个步骤可以创造再生循环: 烤箱中的气温为200摄氏度。杯中的水逐渐蒸发,水温保持在100摄氏度,但产生很多温度为200摄氏度的蒸汽。我们想象一下,该生物用一个大袋子收集这些蒸汽。 当所有水蒸发完后,它把蒸汽加压到钢制容器中。在加压过程中,蒸汽温度升高到427摄氏度,仍为蒸汽。现在,钢质容器对于生物而言非常“热”,因为容器中是427摄氏度的蒸汽。 钢质容器向烤箱中的空气散发多余的热量,最终降回200摄氏度。在此过程中,容器中的高压蒸汽液化为高压水(就像打火机中的丁烷一样,参见侧栏)。 此时,生物将钢质高压容器中的水倒入壶中,水立即开始沸腾,温度降至100摄氏度。 那么现在,通过重复这四个步骤,该生物可以重复利用这些水不断地制冷。下面我们将说明这四个步骤如何体现在冰箱上。厨房的冰箱利用类似上文所述的循环。不过,在冰箱中,该循环是连续不断的。我们假定下例所用的制冷

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