转眼间,已经到了三月下旬,天气逐渐回暖,万物复苏,春天到了。桃花、杏花、迎春花,都争着抢着绽放,大家也按耐不住踏春出游的心情,朋友圈整日里鲜花盛开,热闹非凡。
但是今天,北京又降温了。甚至还下了点儿雨。
大周末的,难得的踏春赏花的机会被这糟糕的天气给耽误了,所以你拿起手机,打开了这篇推送。
但是,请相信,小编不会让你失望的。
因为又降温了,所以我们来讲讲低温制冷,因为小编在实验室经常要做低温实验,低温下材料会表现出一些新奇的物性,比如超导。因此我们今天来讲讲低温技术。
话不多说,切入正题。
01 热传导制冷
提到降温,我们能想到最直接的办法或许就是搞个冰块。没错,这也是我们生活中最常用的办法,比如,一杯冰美式,再比如,冰敷。
那么用冰块为什么能降温呢?这就涉及到我们中学学过的热传导的概念。
热的传递方式有三种:热传导,热对流和热辐射。
热传导是说温度不同的两个物体接触之后,热量会从高温物体流向低温物体,主要来源于固体中分子原子的振动,比如我们用冰块降温,用暖宝宝取暖。
热对流是气体或液体中热量传递的主要方式,分为自然对流和强制对流两种。自发进行的对流过程为自然对流,比如冷热水的混合;强制对流是由外界作用的对流方式,比如我们用吹风机。
热辐射是热量以电磁波的方式传递,比如晒太阳,太阳的能量就是以热辐射的方式传递给我们的。
那么问题来了,大热天的,哪里来的冰块呢?
最简单的办法,就是放在冰箱里冻。我们生活中常用的制冷设备,冰箱和空调,它们的制冷原理是类似的,都是热力学循环过程。
02 热力学循环制冷
热力学中对循环过程的定义为“一个系统从某一平衡状态出发,经过任意的一系列过程又回到原来的平衡态的整个变化过程,叫做循环过程”。
沿顺时针方向进行的循环过程为正循环,热机进行的是正循环过程,即工作物质从高温热源吸收热量,增加的内能一部分对外做功,一部分通过低温热源转移到外界。
沿逆时针方向进行的过程称为逆循环,制冷机进行的是逆循环过程,即外界对系统作功,使工作物质从低温热源吸收热量,从而使低温热源的温度降得更低,实现制冷的目的。
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