空調(diào)工作中的物理知識(shí)初探

武曉彤

摘要：探究了空調(diào)工作所包含的物理知識(shí)，高中物理是一門與實(shí)際生活緊密相關(guān)的學(xué)科，空調(diào)中包含了很多物理知識(shí)，對(duì)它的工作原理進(jìn)行探究，有利于更好地學(xué)習(xí)物理這門學(xué)科，并將其與實(shí)際生活聯(lián)系起來，做到學(xué)以致用。

關(guān)鍵詞：空調(diào)工作；熱力學(xué)定律；物理知識(shí)

引言：

隨著時(shí)代的發(fā)展，老百姓的生活品質(zhì)逐漸提升，空調(diào)也走進(jìn)了家家戶戶之中。每到炎炎夏日，空調(diào)便成了人們生活的必需品，白天工作學(xué)習(xí)離不開空調(diào)，晚上睡眠更是如此。空調(diào)的工作原理中包含了很多物理知識(shí)，在感受空調(diào)帶給人們便利的同時(shí)，了解它其中所蘊(yùn)含的物理知識(shí)也是很必要的。

一、空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

現(xiàn)在大多數(shù)的空調(diào)所能實(shí)現(xiàn)的功能大致為以下幾種：降溫、升溫、除濕和凈化空氣。就拿我們最常用的降溫功能來說，而其工作的原理大致是空調(diào)內(nèi)部的壓縮機(jī)將所存儲(chǔ)的氣態(tài)氟利昂壓縮成高溫高壓的氣態(tài)氟利昂，之后將其輸送至室外機(jī)中散熱轉(zhuǎn)換成常溫高壓的液態(tài)氟利昂，這也是室外機(jī)吹熱風(fēng)的原因。然后氟利昂經(jīng)過毛細(xì)管進(jìn)入室內(nèi)機(jī)時(shí)，由于空間突然由小變大，導(dǎo)致氟利昂壓力減小，氟利昂就會(huì)成液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)，轉(zhuǎn)換成低溫的氣態(tài)氟利昂，進(jìn)而吸收熱量，使蒸發(fā)器變冷。而室內(nèi)機(jī)的風(fēng)扇將房間內(nèi)的空氣調(diào)動(dòng)，使其從蒸發(fā)器中吹過，最終導(dǎo)致了室內(nèi)機(jī)可以吹出冷風(fēng)。而空氣中的水蒸氣碰到了變冷的蒸發(fā)器后，便會(huì)凝聚為液態(tài)水，然后隨著排水管排出去，這也是我們使用空調(diào)后會(huì)出水的原因[1]。

二、空調(diào)工作中所涉及到的物理原理

（一）熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律，又稱做能量守恒定律，表達(dá)式為Q=△U+W。是不同形式的能量在傳遞與交換過程中守恒的定律。一般將其表述為：能量既不可以憑空產(chǎn)生，也無法憑空消失，能量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也可以和其他能量相互轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換的過程中能量的總值是保持不變的。這是高中物理力學(xué)中最基礎(chǔ)的概念，也被應(yīng)用到實(shí)際生活的各個(gè)角落。高中生可以通過對(duì)熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)，大致明白空調(diào)的制熱制冷功能并不是空調(diào)本身的部件產(chǎn)生了熱量或吸收了熱量，而是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程，空調(diào)在這個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程中擔(dān)任了轉(zhuǎn)化機(jī)的作用。而熟練掌握熱力學(xué)第一定律，可以讓高中生探究空調(diào)工作的物理知識(shí)時(shí)起到良好的鋪墊作用[2]。

（二）熱力學(xué)第二定律

高中物理教材中，對(duì)熱力學(xué)第二定律有幾種表述方式。從熱傳導(dǎo)這方面的知識(shí)來看，可以將熱力學(xué)第二定律表述為“熱量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)向低溫物體，如果需要把低溫物體的熱量傳達(dá)到高溫的物體，就需要有外部條件來推動(dòng)進(jìn)行?！睆膬?nèi)能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化方面來看，熱力學(xué)第二定律可以表述為“物體不可能將一個(gè)單一的熱源處吸收能量并將其全部轉(zhuǎn)化為功，從另一個(gè)角度來說，如果想要把熱量全部轉(zhuǎn)化為功，就要需要外力或者外部變化幫助其進(jìn)行轉(zhuǎn)化?！庇^察以上熱力學(xué)第二定律的兩種表述方式可以推斷，兩種表述方式的方法不同，但其核心本質(zhì)是相同的。熱力學(xué)第二定律向高中生展現(xiàn)了肉眼看不見的功、能等主觀常量參與到客觀活動(dòng)的過程中，我們得知了熱量的傳遞不是紊亂的，而是有方向的，在沒有外部條件推動(dòng)的情況下只能由高溫的物體傳向低溫物體。在掌握熱力學(xué)第二定律后，當(dāng)學(xué)習(xí)到空調(diào)工作的原理時(shí)，高中生便很容易理解空調(diào)制冷或者制熱時(shí)，壓縮機(jī)做功所發(fā)生的電能轉(zhuǎn)化成空調(diào)工作的機(jī)械能的過程[2]。

三、對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的方法

（一）轉(zhuǎn)換思考和學(xué)習(xí)的方式

高中生在做物理題或者物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到控制變量法等等實(shí)驗(yàn)方法。由于此類方法用的多，導(dǎo)致思維定勢，不懂變通，做題或做實(shí)驗(yàn)時(shí)一般都只按著要求計(jì)算和操作，一旦過程中出現(xiàn)了一些差錯(cuò)便容易灰心喪氣。尤其是現(xiàn)在學(xué)習(xí)的空調(diào)工作中的熱力學(xué)知識(shí)，高中生很難從對(duì)單個(gè)物體的分析轉(zhuǎn)化成對(duì)過程的整體分析，這就造成了高中生在學(xué)習(xí)中會(huì)受到阻礙。在學(xué)習(xí)熱力學(xué)的相關(guān)知識(shí)時(shí)，要將整體作為分析的對(duì)象，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，在測出的數(shù)據(jù)中分析其規(guī)律并總結(jié)出熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。高中生應(yīng)該及時(shí)轉(zhuǎn)變這種思維和思考方式，提升自己對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知能力和理解能力[3]。

（二）不要紙上談兵，多觀察實(shí)踐

物理所研究問題大多都是實(shí)際生活中所發(fā)生的現(xiàn)象，都是真實(shí)存在于我們身邊的自然規(guī)律。高中生在學(xué)習(xí)生活中，不要只停留在做題之中，紙上談兵，要學(xué)會(huì)觀察生活中物理現(xiàn)象并參與實(shí)踐。在每天枯燥的學(xué)習(xí)生活之中，高中生要珍惜屈指可數(shù)的參與物理實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，在完成實(shí)驗(yàn)基本要求后，要大膽的去實(shí)踐自己的猜想。比如高中生學(xué)習(xí)了空調(diào)的基本工作原理和其中所蘊(yùn)含的物理定律，可以在實(shí)驗(yàn)中自己嘗試去完成空調(diào)的核心功能，這樣做不僅能讓自己在實(shí)踐中對(duì)物理知識(shí)掌握的更得心應(yīng)手，還能拓展自己的思維和動(dòng)手能力。只有在自己的不斷嘗試與學(xué)習(xí)之中，才能找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)自己的創(chuàng)造力思維，為以后的學(xué)業(yè)帶來幫助[3]。

四、結(jié)束語：

空調(diào)是我們現(xiàn)在常用的電器之一，它與人們的生活密切相關(guān)。但除了空調(diào)還有許多實(shí)際生活的物品與物理相關(guān)聯(lián)，比如汽車、冰箱、電視等等，這都運(yùn)用了很多物理知識(shí)。在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，我們學(xué)到的不應(yīng)該只是課本上的表面知識(shí)，而是要將知識(shí)合理運(yùn)用到實(shí)際生活中，鍛煉我們的思維能力和創(chuàng)造力。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋喜玲.空調(diào)工作中的物理知識(shí)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016，45（20）：62-63.

[2]付騰，陳云飛.熱力學(xué)定律在空調(diào)工作中的體現(xiàn)與應(yīng)用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016，45（16）：16-17.

[3]李石磊.熱力學(xué)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及分析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（12）：74-75.