空調工作中的物理知識初探

武曉彤

摘要：探究了空調工作所包含的物理知識，高中物理是一門與實際生活緊密相關的學科，空調中包含了很多物理知識，對它的工作原理進行探究，有利于更好地學習物理這門學科，并將其與實際生活聯系起來，做到學以致用。

關鍵詞：空調工作；熱力學定律；物理知識

引言：

隨著時代的發展，老百姓的生活品質逐漸提升，空調也走進了家家戶戶之中。每到炎炎夏日，空調便成了人們生活的必需品，白天工作學習離不開空調，晚上睡眠更是如此。空調的工作原理中包含了很多物理知識，在感受空調帶給人們便利的同時，了解它其中所蘊含的物理知識也是很必要的。

一、空調系統的工作原理

現在大多數的空調所能實現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內部的壓縮機將所存儲的氣態氟利昂壓縮成高溫高壓的氣態氟利昂，之后將其輸送至室外機中散熱轉換成常溫高壓的液態氟利昂，這也是室外機吹熱風的原因。然后氟利昂經過毛細管進入室內機時，由于空間突然由小變大，導致氟利昂壓力減小，氟利昂就會成液態轉換成氣態，轉換成低溫的氣態氟利昂，進而吸收熱量，使蒸發器變冷。而室內機的風扇將房間內的空氣調動，使其從蒸發器中吹過，最終導致了室內機可以吹出冷風。而空氣中的水蒸氣碰到了變冷的蒸發器后，便會凝聚為液態水，然后隨著排水管排出去，這也是我們使用空調后會出水的原因[1]。

二、空調工作中所涉及到的物理原理

（一）熱力學第一定律

熱力學第一定律，又稱做能量守恒定律，表達式為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生，也無法憑空消失，能量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以和其他能量相互轉換，但是在轉換的過程中能量的總值是保持不變的。這是高中物理力學中最基礎的概念，也被應用到實際生活的各個角落。高中生可以通過對熱力學第一定律的學習，大致明白空調的制熱制冷功能并不是空調本身的部件產生了熱量或吸收了熱量，而是一個能量轉換的過程，空調在這個能量轉換的過程中擔任了轉化機的作用。而熟練掌握熱力學第一定律，可以讓高中生探究空調工作的物理知識時起到良好的鋪墊作用[2]。

（二）熱力學第二定律

高中物理教材中，對熱力學第二定律有幾種表述方式。從熱傳導這方面的知識來看，可以將熱力學第二定律表述為“熱量自發的從高溫物體轉向低溫物體，如果需要把低溫物體的熱量傳達到高溫的物體，就需要有外部條件來推動進行。”從內能和機械能的轉化方面來看，熱力學第二定律可以表述為“物體不可能將一個單一的熱源處吸收能量并將其全部轉化為功，從另一個角度來說，如果想要把熱量全部轉化為功，就要需要外力或者外部變化幫助其進行轉化。”觀察以上熱力學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，但其核心本質是相同的。熱力學第二定律向高中生展現了肉眼看不見的功、能等主觀常量參與到客觀活動的過程中，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的情況下只能由高溫的物體傳向低溫物體。在掌握熱力學第二定律后，當學習到空調工作的原理時，高中生便很容易理解空調制冷或者制熱時，壓縮機做功所發生的電能轉化成空調工作的機械能的過程[2]。

三、對物理知識學習的方法

（一）轉換思考和學習的方式

高中生在做物理題或者物理實驗時，經常會用到控制變量法等等實驗方法。由于此類方法用的多，導致思維定勢，不懂變通，做題或做實驗時一般都只按著要求計算和操作，一旦過程中出現了一些差錯便容易灰心喪氣。尤其是現在學習的空調工作中的熱力學知識，高中生很難從對單個物體的分析轉化成對過程的整體分析，這就造成了高中生在學習中會受到阻礙。在學習熱力學的相關知識時，要將整體作為分析的對象，運用統計學方法，在測出的數據中分析其規律并總結出熱能與機械能之間的轉化規律。高中生應該及時轉變這種思維和思考方式，提升自己對物理知識的認知能力和理解能力[3]。

（二）不要紙上談兵，多觀察實踐

物理所研究問題大多都是實際生活中所發生的現象，都是真實存在于我們身邊的自然規律。高中生在學習生活中，不要只停留在做題之中，紙上談兵，要學會觀察生活中物理現象并參與實踐。在每天枯燥的學習生活之中，高中生要珍惜屈指可數的參與物理實驗的機會，在完成實驗基本要求后，要大膽的去實踐自己的猜想。比如高中生學習了空調的基本工作原理和其中所蘊含的物理定律，可以在實驗中自己嘗試去完成空調的核心功能，這樣做不僅能讓自己在實踐中對物理知識掌握的更得心應手，還能拓展自己的思維和動手能力。只有在自己的不斷嘗試與學習之中，才能找到適合自己的學習方法，培養自己的創造力思維，為以后的學業帶來幫助[3]。

四、結束語：

空調是我們現在常用的電器之一，它與人們的生活密切相關。但除了空調還有許多實際生活的物品與物理相關聯，比如汽車、冰箱、電視等等，這都運用了很多物理知識。在物理知識的學習過程中，我們學到的不應該只是課本上的表面知識，而是要將知識合理運用到實際生活中，鍛煉我們的思維能力和創造力。

參考文獻：

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

[2]付騰，陳云飛.熱力學定律在空調工作中的體現與應用[J].中學物理教學參考，2016，45（16）：16-17.

[3]李石磊.熱力學在空調系統中的應用及分析[J].中學物理教學參考，2015，44（12）：74-75.