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夏天来了,给孩子说说空调的事

夏天来了,给孩子说说空调的事

作者: 静悟缘 | 来源:发表于2019-06-03 13:14 被阅读30次

    在春城十年,基本没有感受过空调的凉爽,最近在成都日子,离开空调基本不能生活。作为理工男的我,面对空调带来的安逸(四川话),就琢磨起空调的原理来了。以下就关于空调的几个话题,分享一些我的个人理解。

    关于空调制冷这个说法,我认为是不准确的。冷与热是自然的环境交替造成的,热不会凭空消失,冷也不会随机出现,所谓的空调制冷,更准确的说法应该是空调吸收了室内的热而已。

    冷热交换模拟图

    上图是一个冷热交换模拟图,当室内空间需要降温时,就将室内的热量抽送到室外环境中,同时将室外环境中的冷空气送到室内,这样就可以达到降温的目的。关于是如何实现这个冷热交换,我们先了解一点生活常识。

    在上海,水的沸点是100℃;在昆明,水的沸点是96℃;在西藏,水的沸点是80℃。

    造成水的沸点不一样的原因是海拔,而落实到实处的根由是气压。如果把下图的水杯比作一个烧水壶,当上层压力减少时,在下层加热的情况下,下层的热做功就极容易向上层传输,我们就很轻松的看到水冒泡了。

    反之,当上层压力很大,下层加热做功就需要和上层空气中的压力相抗衡,只有下层的力战胜了上层的力,水泡才会浮出水面,这时候才可有达到沸点。(用压力描述,还是有不妥之处,用压强应该更准确,但这样会引入受力面积,对于直观的理解会产生难度。)

    水杯

    这里的结论是,水的沸点是可以人为改变的。

    回到空调模型,我们在室内空调机部分,人为制造一个高海拔的环境(正确说法叫负压环境),将水的沸点人为降到常温以下,或者30℃,或者26℃,这样只要吸收一点室内环境的热量,水就会沸腾,从而转化成水蒸气,室内的热量就这样被水吸收了,然后,水蒸气由铜管排出到空调室外机部分。

    室外机会将水蒸气冷凝,就是把水蒸气又变成水,这是一个放热的过程,所以室外机吹出来的是热风。这里需要的是一个低海拔的环境(正压),将水的沸点加以提高,和前者正好相反,这样蒸汽冷凝需要释放的热量就会高于正常的环境温度下释放的热量,从而实现从室外机吹入室内的温度低于室内的温度,即冷风。

    空调制冷的实际工作原理就是把室内的热空气强行给室外,而把室外的冷空气强行拉进来;而空调机制热,这个过程与制冷刚好相反,从室外环境借入热量,同时将室内环境的冷空气排出,从而达到提高温度的效果。只是在实际的空调中,并不会采用我在上文中说到水,而是采用专业的制冷剂,如:氟利昂、溴化锂等。

    循环

    说完了空调内的的事,说点空调外的事。夏季,我们不需要热量,将热量强行扔给大自然,这种能量不会凭空消失,但也不会静止不动;冬季,我们需要热量,我们就从大自然强行索取热量,大自然虽没有直接拒绝,但也不会静止不动。这种平衡看似无懈可击,可这中间的时间差产生的“能量利息”该由谁承担呢?

    我认为,借别人的东西终究还是要还的,而且早晚是要连本带息的还。

    静悟缘·2019年6月3日于成都

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