Основы искусственного охлаждения

Из физики известно, что понятие «холод» и теплота условны, т.к. их физическая природа одинакова. Теплота – это один из видов энергии, который может быть преобразован в ее другие виды и наоборот. Теплота может переходить от одного вещества (тела) к другому лишь при наличии разности температур между ними.

Вещества, находятся в одном из трех основных фазовых (агрегатных) состояний – твердом, жидком и газообразном в зависимости от окружающих условий (давления, температуры) и могут переходить из одного состояния в другое при подводе или отводе теплоты, вызывающей изменение строения вещества.

Твердая фаза – агрегатное состояние вещества, характеризуемое жесткой молекулярной структурой. Твердое тело сохраняет свою форму и размеры, практически не сжимается.

Жидкая фаза – агрегатное состояние вещества, молекулы которого обладают большей энергией, чем молекулы твердого тела, не так плотно соединены друг с другом. Это позволяет им более легко преодолевать силы взаимного притяжения.

Жидкость практически не сжимается, сохраняет свой объем. Наиболее характерная особенность жидкости – текучесть, благодаря которой она приобретает форму сосуда, в котором находится.

Газовая или паровая фаза – агрегатное состояние вещества, молекулы которого, обладающие большей энергией, чем молекулы жидкости, не связаны силами взаимного притяжения и движутся свободно. Газ легко сжимается и заполняет весь объем сосуда, в котором находится.

Пар отличается от газа тем, что его состояние близко к жидкому состоянию. Газ – это сильно перегретый пар. В парокомпрессионных машинах рабочее вещество обычно находится в жидком и парообразном состоянии, в отличие от так называемых газовых холодильных машин, в которых рабочее вещество – газ – не меняет своего агрегатного состояния.

Если температура вещества выше температуры окружающей среды, то его называют горячим (теплым или нагретым). Самопроизвольное понижение температуры вещества до температуры окружающей среды называют естественным охлаждением. Понижение температуры вещества ниже температуры окружающей среды возможно путем искусственного охлаждения, а само вещество, температура которого ниже температуры окружающей среды, называют холодным.

Понятие «холод» и «охлаждение» весьма условны, они имеют смысл лишь применительно к окружающей среде или телу, когда от них отводится теплота тем или иным способом. Физический же смысл имеют понятия «теплота», «отвод (подвод) теплоты», «нагретость». Физическая природа процессов охлаждения и нагревания одинакова. Эти процессы обусловлены скоростью движения молекул в телах, от которых зависит степень их нагретости.

Таким образом, исходя из относительности понятий холода и теплоты, можно дать следующее определение:

Холод – это теплота, отводимая от вещества, температура которого ниже температуры окружающей среды.