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热量如何从低温物体传给高温物体阿？

炎炎夏日，打开家里的空调器，立即就能给我们送来丝丝凉爽的风，房间的温度也逐渐降下来，那么房间的热量到哪里去了呢？如果告诉大家房间里的热量都被转移到室外温度更高的空气中去了，大家会感觉奇怪吗？生活中的常识告诉我们，热量只能从高温物体传到低温物体，经典的热力学第二定律则给出了更为精确的描述“不消耗外功，热量不可能自发的从低温物体传向高温物体”。空调器是怎样通过能量转换把室内的热量传到室外为我们送来凉爽的风的呢？

　　让我们先来看看家用空调器的结构和工作原理吧（如图1所示）。家用空调器一般都是采用机械压缩式的制冷装置，其基本的元件共有四件：压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置，四者是相通的，其中充灌着制冷剂（又称制冷工质）。压缩机像一颗奔腾的心脏使得制冷剂如血液一样在空调器中连续不断的流动，实现对房间温度进行调节。

　　制冷剂通常以几种形态存在：液态、气态和气液混合物。在这几种状态互相转化中，会造成热量的吸收和散发，从而引起外界环境温度的变化。在从气态向液态转化的过程，称为液化，会放出热量；反之，从液态向气态转化的过程，叫做汽化（包括蒸发和沸腾）要从外界吸收热量。

　　首先，低压的气态制冷剂被吸入压缩机，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流到室外的冷凝器，在向室外散热过程中，逐渐冷凝成高压液体；接着，通过节流装置降压（同时也降温）又变成低温低压的气液混合物。此时，气液混合的制冷剂就可以发挥空调制冷的“威力”了：它进入室内的蒸发器，通过吸收室内空气中的热量而不断汽化，这样，房间的温度降低了，它也又变成了低压气体，重新进入了压缩机。如此循环往复，空调就可以连续不断的运转工作了。

　　制冷剂真是神奇！它是怎样在高温下冷凝向外界散发热量又在低温下蒸发从外界吸收热量呢？这与制冷剂本身的性质有关，大家知道，在山顶上煮鸡蛋很难煮熟，而用高压锅做饭时，鱼和肉等食品很快就能做熟，这是因为随着压力的升高，水的饱和温度（通常叫做沸点）也升高。所以，在大气压低于标准大气压的情况下，水的沸点低于100oC，反之则高于100oC。同理，高温高压气态制冷剂从压缩机出来时饱和温度要高于室外气温。通过不断散热并开始液化后，其温度依然很高，甚至在其完全变成液态后，仍继续向室外空气散热；而在室内，情况则相反，由于经过节流装置，制冷剂的压力和温度都降低很多，它的饱和温度也比室内气温低，这才能够连续不断的从室内空气中吸收热量。

　　原来，空调器并没有违反热力学第二定律。它是通过消耗机械能改变制冷剂的状态，才将热量从温度低的物体传给温度高的环境的。

　　刚才我们详细分析了家用空调器制冷循环的工作原理，那么如果是在寒冷的冬天，我们需要用空调来给房间加热时，空调的作用同样是将从室外的低温环境中吸收的热量释放到房间空气中，维持室内的温度。大家想一想，空调器的四个主要部件该怎么布置，制冷剂又怎样在系统中循环呢？

　　空调实际上是“空气调节”的简称，是指把经过处理的空气，以一定的方式送入室内，使室内的温度、湿度和噪声等都控制在需要范围内。它不仅为人们生活和停留的场所提供了舒适的温度条件，随着工业发展和科学技术的进步，其技术已经在国民经济的各个领域（如国防、交通、化工、机械制造、航空、仪表、电子、医药、食品工业、农业等）得到了极大的应用和普及，成为促进生产发展，提高工艺水平及完善科学研究的重要条件。

　　但在现今技术条件下，空调又是一把名副其实的“双刃剑”，我们在享受空调技术给我们带来的方便的同时，也必须认识到它的弊端：

　　首先，随着人民生活水平的提高，家用空调器正以惊人的速度走入寻常百姓家，成为一支不可忽视的耗电大军。据统计，1995年全国每百户城镇居民平均拥有8台房间空调器，到2000年已为40台；而部分经济发达地区，如北京、上海和广州，这一比例已由1995年的15台/百户猛增至2000年的78台/百户，而且仍在继续上升。同时，家用空调器的耗电量在总空调耗电量中占据相当大的份额，2000年北京地区为60％，日本的统计数据为80％。

　　自从1972年能源危机以来，人们开始利用各种技术手段力图转变空调的高耗能状况。其中，变频空调系统通过调节压缩机频率和利用电子膨胀阀等手段大大提高了空调系统的工作性能，微电脑控制、模糊控制、神经元算法等现代智能控制算法也得以应用，来降低空调的能耗，提高室内的舒适性。

　　其次，目前所采用的制冷剂主要是氟利昂系列制冷剂，（主要含有碳，氢，氯，氟等元素），在氟利昂分子经紫外线的照射分解后，分离出来的氯原子能够与臭氧分子发生化学反应，不断的消耗臭氧分子，臭氧层的破坏使得太阳紫外线辐射增强，危及人类健康和部分生物的生长。

　　而且，氟利昂和空调系统消耗大量能量而间接生成的二氧化碳气体是温室效应气体，导致了全球气候变暖。这些问题都已引起了整个世界的关注，这也为我们进一步完善和发展空调技术提出了更高的要求。目前在技术改进上，环保型制冷剂（或称“绿色制冷剂”）正在逐渐替代传统的制冷剂。

　　总之，现在的空调也已经发展为集环境、能源、机械、电子与自动控制等技术于一体的综合性产业，健康化、环保化、节能化、智能化和多元化是其发展的几大主要趋势。空调也不仅仅是产品的名称，而是用空气调节的思想和方法去创造舒适而自然的生活，减少对大自然的破坏，实现真正意义上的人与自然最大程度上的和谐统一，让我们一起为这样一个朴素的思想和追求去奉献我们的聪明才智和不懈的努力吧。