1、在美國，幾乎每家每戶的廚房中都配有冰箱。每隔15分鐘左右，您就會聽到電機啟動，它神奇地使所有物品保持低溫。如果沒有冰箱，我們只能丟棄剩菜，而無法將它們留到下頓吃。 冰箱是深刻改變了人類生活的現代奇跡之一。在人們發明冰箱之前，保存肉類的唯一方法是腌制，而在夏季喝到冰鎮飲料更是一種奢望。 本文將說明冰箱如何實現這一奇跡。另外，我們還要了解休閑車中常見的冷包裝、電子冷卻器和丙烷冰箱。 冰箱的作用冰箱的基本作用是使食物保持低溫。低溫有助于延長食品的保鮮時間。冷藏的基本原理是減少細菌（所有食品都含細菌）的活動，使細菌需要用更長的時間才能使食品變質。 比如，如果您把牛奶放在廚房的臺面上，在室溫下過兩到三個

2、小時后，牛奶會因細菌作用而變質。不過，如果降低牛奶的溫度，可以保鮮一到兩個星期。冰箱內的低溫可減少細菌的活動，達到此保鮮效果。將牛奶冰凍可完全停止細菌活動，牛奶可保存幾個月（直到凍灼等作用以非細菌方式使牛奶變質）。 冷藏和冰凍是如今最常用的兩種食品保鮮方式。有關其他食品保鮮方法的更多信息，請參見食品保鮮的奧秘。 冰箱的部件冰箱的基本原理很簡單：冰箱利用液體蒸發吸收熱量。您可能注意到皮膚沾上水會感覺涼爽。水在蒸發時，會吸收熱量，使您感到清涼。擦拭酒精會感覺更涼爽，因為酒精的蒸發溫度較低。冰箱中使用的液體（即制冷劑）會在極低的溫度蒸發，使冰箱內部保持冰凍溫度。如果您把冰箱的制冷劑放在皮膚上（這絕對

3、不是個好主意），它在蒸發時會使皮膚凍傷。 所有冰箱（或空調系統）都由五個基本部件組成： 壓縮機 熱交換管，冰箱外部呈彎曲或盤曲狀的管道 安全閥 熱交換管，冰箱內部呈彎曲或盤曲狀的管道 制冷劑，冰箱內蒸發以制造低溫的液體 很多工業冰箱使用純氨作為制冷劑。純氨會在-32攝氏度時蒸發。 冰箱的基本工作原理如下： 1. 壓縮機壓縮制冷劑氣體。這將升高制冷劑的壓力和溫度（橙色），而冰箱外部的熱交換線圈幫助制冷劑散發加壓產生的熱量。 2. 當制冷劑冷卻時，制冷劑液化成液體形式（紫色），并流經安全閥。 3. 當制冷劑流經安全閥時，液態制冷劑從高壓區流向低壓區，因此它會膨脹并蒸發（淺藍色）。在蒸發過程中，它會

4、吸收熱量，發揮制冷效果。 4. 冰箱內的線圈幫助制冷劑吸收熱量，使冰箱內部保持低溫。然后，重復該循環。 這基本上解釋了冰箱的工作原理，但似乎不能讓人滿意。現在，讓我們用幾個真實示例闡述冰箱的工作原理。 理解冷藏要理解冰箱內部的工作原理，您需要進一步了解制冷劑。下面的兩個實驗有助于您理解冰箱的工作原理。 實驗這些實驗有助于您理解氣體的特性以及它們在冷藏中的作用。 實驗 1您需要準備下列材料： 一壺水 一支至少能測量125攝氏度的溫度計 爐子 在爐子上放一壺水，壺中插上溫度計，然后點燃爐子。您將看到（如果您地處海平面）水溫逐漸上升至100攝氏度。此時，水開始沸騰，但水溫保持在100攝氏度。此溫度是

5、水在海平面的沸點。如果您居住在山區，山上的大氣壓要低于海平面的大氣壓，水的沸點會較低，可能介于88至93攝氏度之間。這也是很多食品的包裝盒上印有“高海拔烹飪說明”的原因。在高海拔地區，食品的烹飪時間要延長。 實驗 2您需要準備下列材料： 烤箱適用的玻璃碗 一支至少能測量235攝氏度的溫度計 一個烤箱 在盛水容器中插好溫度計，將容器放到烤箱里，打開烤箱，將溫度設為200攝氏度。 隨著烤箱中的溫度上升，水溫再次攀升到100攝氏度，然后開始沸騰。雖然整個環境溫度為200攝氏度，但水溫仍保持在100攝氏度。如果您把水燒干（假設溫度計能測量該溫度），則在水燒干后，溫度計測得的溫度將驟升至200攝氏度。

6、如果您按下面的思路來思考第二個實驗，就會得到非常有意思的結論：想象一下，某種生物能在200攝氏度的烤箱中舒適地生存。該生物認為200攝氏度是最舒適的溫度（就像人類感覺21攝氏度最舒適）。如果該生物生活在200攝氏度的烤箱中，烤箱中的一杯水在100攝氏度沸騰燒干，那么它對水的感覺如何呢？它會認為沸水非常冷。畢竟沸水比該生物認為舒適的200攝氏度低100攝氏度。這兩者的溫差很大！ （這與人類對液態氮的感覺很相似。我們認為21攝氏度很舒適。液態氮的沸點是-195.56攝氏度。因此，如果您在廚房桌子上放一壺液態氮，它的溫度會是-195.56攝氏度。液態氮會蒸發完，而您會感覺非常冷。） 丁烷打火機如果您

7、到小店買一只透明外殼（讓您能看見內部）的一次性丁烷打火機，您會看到高壓容器中存儲了液態丁烷。在正常大氣壓下（101.36千帕），丁烷的沸點為-0.56 攝氏度。如果將丁烷加壓放在容器中，丁烷在室溫下可保持液態。如果您將一杯丁烷放在廚房的臺面上，丁烷會沸騰，其溫度為-0.56攝氏度。 另外，丁烷的沸點也說明了丁烷打火機在寒冷的冬天不好用的原因。如果戶外溫度為-12.22攝氏度，丁烷遠未達到沸點，因此無法蒸發。在冬天，在口袋中捂熱打火機，就可以點著打火機。 現代冰箱使用再生循環，以重復利用同一制冷劑。想象一下烤箱中的生物和那杯水，您就能理解制冷劑的工作原理。烤箱中的生物按以下四個步驟可以創造再生循

8、環： 1. 烤箱中的氣溫為200攝氏度。杯中的水逐漸蒸發，水溫保持在100攝氏度，但產生很多溫度為200攝氏度的蒸汽。我們想象一下，該生物用一個大袋子收集這些蒸汽。 2. 當所有水蒸發完后，它把蒸汽加壓到鋼制容器中。在加壓過程中，蒸汽溫度升高到427攝氏度，仍為蒸汽。現在，鋼質容器對于生物而言非常“熱”，因為容器中是427攝氏度的蒸汽。 3. 鋼質容器向烤箱中的空氣散發多余的熱量，最終降回200攝氏度。在此過程中，容器中的高壓蒸汽液化為高壓水（就像打火機中的丁烷一樣，參見側欄）。 4. 此時，生物將鋼質高壓容器中的水倒入壺中，水立即開始沸騰，溫度降至100攝氏度。 現在，通過重復這四個步驟，該

9、生物可以重復利用這些水不斷地制冷。 下面我們將說明這四個步驟如何體現在冰箱上。您家廚房的冰箱利用類似上文所述的循環。不過，在冰箱中，該循環是連續不斷的。我們假定下例所用的制冷劑為純氨，沸點為-32.78攝氏度。冰箱保持低溫的原理如下： 1. 壓縮機壓縮氨氣。對氣體（橙色）加壓時，壓縮氣體會發熱。 2. 冰箱背面的線圈使熱氨氣散發熱量。氨氣在高壓條件下液化為液態氨（深藍色）。 3. 高壓液態氨流經安全閥。 您可以把安全閥想象成一個小孔。孔的一側是高壓液態氨。孔的另一側是低壓區（因為壓縮機從該側吸入氣體）。 4. 液態氨會立即沸騰并蒸發（淺藍色），溫度降至-32.78攝氏度。這使冰箱內部保持低溫。

10、 5. 壓縮機抽吸冷氨氣，不斷重復該循環。 此外，如果您曾在炎熱的夏天打開汽車空調，然后停車，您可能聽到過引擎蓋下發出嘶嘶的噪音。該噪音是高壓冷凍液流經安全閥發出的聲音。 純氨氣體的毒性很大，如果冰箱發生泄漏，會威脅人的生命安全，因此所有家用冰箱都不使用純氨。您可能聽說過CFC（氯氟化碳）制冷劑，它最初由杜邦在20世紀30年代研制成功，并作為氨的無毒替代品使用。CFC-12（二氯二氟甲烷）的沸點幾乎與氨相同。不過，CFC-12對人體無毒，可以安全地用在廚房中。很多大型的工業冰箱仍然使用氨。 20世紀70年代，人們發現CFC會破壞臭氧層。因此，到20世紀90年代，所有新冰箱和空調都改用對臭氧層危

11、害較小的制冷劑。 汽油冰箱和丙烷冰箱如果您擁有休閑車或在沒有電源的地方使用冰箱，您很可能使用汽油或丙烷供電的冰箱。這些冰箱非常有意思，因為它們沒有活動部件，并且使用汽油或丙烷作為主要的能量來源。另外，它們利用燃燒丙烷產生的熱量，使冰箱內部保持低溫。 汽油冰箱使用氨作為冷凍劑，并利用水、氨和氫氣產生氨的持續循環。該冰箱由五個主要部件組成： 發生器：產生氨氣 離析器：將氨氣與水分離開來 冷凝器：熱氨氣在這里冷卻并液化，生成液態氨 蒸發器：液態氨在這里蒸發，使冰箱內部保持低溫 吸收器：吸收水中的氨氣 循環的工作原理如下： 1. 向發生器供熱。熱量來自燃燒的物體，如汽油、丙烷或煤油。 2. 發生器中是

12、氨的水溶液。熱量使溶液的溫度升高到氨的沸點。 3. 沸騰的溶液流向離析器。在離析器中，水和氨氣分離開來。 4. 氨氣向上流向冷凝器。冷凝器由金屬線圈和翅翼組成，允許氨氣散熱并冷凝為液體。 5. 液態氨流向蒸發器，在蒸發器中與氫氣混合并蒸發，使冰箱內保持低溫。 6. 氨氣和氫氣的混和氣體流向吸收器。在吸收器中，離析器中收集的水和氨氣、氫氣混合。 7. 氨氣溶解于水，并釋放氫氣，氫氣流回蒸發器。氨的水溶液流向發生器，重復該循環。 此頁非常詳細地描述了該過程。 電冷卻器您可能見到過不使用冰塊的新型冷卻器，只需插到汽車的香煙打火機中即可。這些冷卻器利用一種叫做珀耳帖效應（即熱電效應）的過程，以電子形式

13、制冷。 您可以用一節電池、兩根銅絲和一根鉍絲（或鐵絲）制造珀耳帖效應。只需將銅絲連接到電池兩極，然后在兩根銅絲之間連接鉍絲（或鐵絲）。鉍（/鐵）和銅必須相互接觸，正是該接點產生珀耳帖效應。 電流從銅絲流向鉍絲的接點會發熱；而電流從鉍絲流向銅絲的接點會變冷。熱接點位置的溫度最多可比環境溫度低4.5攝氏度左右。 要產生珀耳帖效應，熱接點應位于冰箱外部，冷接點位于冰箱內部。通常情況下，您應制造包含很多接點的模塊，以擴大該效應。有關珀耳帖效應的詳細信息，請參見本文結尾的鏈接。 冷包裝提到冷藏和冷凍，不知道您是否用過“速凍包裝”中一種類似裝滿液體的塑料袋的冷包裝。如果您擊打、搖晃它，它會變得非常冷。這是怎么回事？ 冷包裝內的液體是水。水中另有一個裝有硝酸銨肥料的塑料袋或管道。當您擊打冷包裝