这玩意儿是怎么工作的?:压缩机的原理简单解析
你知道吗,空调、冰箱和气枪都需要一个核心部件,那就是压缩机。它通过将一种物质从较低压力变成较高压力来工作,这种过程听起来跟我们日常生活中的很多事情一样,但具体怎么操作呢?今天我就给你讲讲这个神奇设备是怎么运作的。
首先,我们得明白什么是“压缩”。在物理学中,压缩指的是使某物体或流体密度增加的手段。比如说,如果你用手握紧一块软绵绵的地毯,它就会变得更小、更紧凑,这就是在进行物理上的“压缩”。
现在,让我们深入到一个典型的家用冷冻器——冰箱里的制冷系统。这里面最重要的一个部分,就是那台发出了咔哒咔哒声音的小机器——换热风扇(也叫做蒸汽泵)。这个家伙负责把室内的热量转移到室外,然后还能帮忙制造出干燥而凉爽的环境。这背后,是如何实现这一切呢?
其实很简单。当电源开启时,电动马达开始旋转,使得风扇叶片高速旋转,从而产生强大的气流。在这种气流作用下,一端连接着房间内部温度较低的地方,而另一端则直接通向屋外或是一个排放区域。这条管道里会有某种特殊液体,在正常情况下它是一种名为氟利昂(Freon)的混合物。
当快速旋转的一侧吸入空气时,由于其速度快得多,所以实际上是在将周围空间里的空气迅速推进进入了另外一侧。但由于两个出口处没有足够的大空间容纳所有这些被快速移动过来的空气,所以它们必须找到其他路径去散掉。而这些散掉的地方,就不再是最初那个温暖且湿润的地方,而是一个新的环境——通常是个相对干燥和冷静的地方,比如户外或者另一个封闭但带有额外加热装置的区域。
这时候,你可能已经猜到了发生了什么事。在经过风扇吹出的空气中,有些水分随之蒸发,因为遇到了太阳光或者被加热装置加热所致。此时,原本在房内循环使用中的氟利昂,其温度升高并变成了沸腾状态,并且因为失去了水分而变得更加稠密。
然后,又有一部分机械元素出现了,他们叫做“凝结器”(Condenser)和“扩张阀”(Expansion Valve)。在凝结器里,由于接触的是大自然提供的凉爽清新空气,以及可能还有来自地面的导热效果,加上之前变化为沸腾状态后的液态氟利昂,它们开始逐渐冷却下来,并最终凝固成为液态,即“冷凝”过程结束。
接着,“扩张阀”又介入其中,当打开时,它就像是一只魔术师的手,把一度充满了高温、高温极限甚至爆炸边缘的人工制备出来的大量液态氷晶,以极慢速度释放出来,同时改变它们从高至低、大至小、温度由高降到超越绝对零度以下以达到真实存在下的条件,从此形成了一团团微小无形不可见、却具有巨大力量效应力的超级薄雾霜粉尘云雾。
最后,“换热风扇”的另一头,也就是我们称之为蒸汽泵的时候,将这一团团微细雾状东西重新送回房间内部,与室内不断循环利用起来,不断重复这样的全程周期性运行,每一次都让我们的房间保持着适宜的人类居住环境—既要避免过寒也不能过暖,这个精妙绝伦的情景便是我告诉你的"这是怎样工作"!