了解制冷
为了了解冰箱内部发生了什么,让我们进一步了解制冷剂是如何工作的。你将需要:
将温度计加入盛满水的碗中,并将两者放入烤箱。把烤箱设置到华氏400度(204.4摄氏度)。
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随着烤箱升温,水的温度会上升到212华氏度(100摄氏度),然后开始沸腾。水的温度将保持在212华氏度(100摄氏度),即使它完全被烤箱内400华氏度的环境包围。如果你让所有的水煮沸,温度计上的温度将飙升到400华氏度(232.2摄氏度)。
让我们以另一种方式来看待这个实验:想象有一种外来生物能够快乐地生活在华氏400度的烤箱里。我们就叫他麦克斯吧。如果Max呆在400华氏度的烤箱里,旁边是一碗212华氏度(100摄氏度)沸腾的水,他会对水有什么感觉?他会认为沸水很冷。毕竟,沸水比他认为舒适的400华氏度低188度。这温差可真大啊!
这正是人类处理液氮时所发生的事情。我们觉得70华氏度(21.1摄氏度)很舒服,但液氮的沸点是-320华氏度(-195.5摄氏度)。如果你有一罐液氮放在厨房的桌子上,它的温度将在零下320华氏度(-195.5摄氏度)沸腾——当然,对你来说,它会感到难以置信的冷(冷得会烫到你!)
现代冰箱使用再生循环来反复使用相同的制冷剂。你可以通过回忆Max和他的一碗水来了解它是如何工作的。他可以很容易地通过以下步骤创造一个再生循环:
- 烤箱里的一碗水煮沸了,仍然保持在212华氏度(100摄氏度),但会产生大量400华氏度的蒸汽。假设麦克斯把蒸汽收集在一个大袋子里。
- 一旦所有的水都沸腾了,Max将蒸汽加压进入一个钢容器,随着压力的增加,温度上升到800华氏度(426.6摄氏度)。现在,Max认为钢制容器感觉真的很“热”,因为它包含800华氏度(426.6摄氏度)的蒸汽,而不是400华氏度的蒸汽。
- 钢容器将多余的热量释放或消散到烤箱中的空气中,最终降到烤箱的温度400华氏度。在这个过程中,容器中的高压蒸汽凝结成加压水。
- 此时,麦克斯将钢制压力容器中的水释放到锅中,水立即开始沸腾,温度下降到华氏212度。
通过重复这四个步骤,Max可以反复使用同样的水来制冷。