为什么易液化的就用作制冷剂?

Question

为什么易液化的就用作制冷剂?

Answer 1

致冷剂,又叫制冷剂或冷冻剂,是一类利用人工利用物质物理性或化学性质而产生低温的物质,通过制冷会导致温度比周围环境的温度更低.常见的致冷剂有,固态的有NH4Cl、NH4NO3、NaNO3、食盐和冰的混合物,液态的有二氧化硫、液氨和氟里昂等.根据其致冷原理主要有以下几类.
一、利用化学物质的溶解热制冷
物质溶解时,常伴有热效应发生.如NH4Cl、NH4NO3、NaNO3等物质溶解时要吸收热量,导致溶液温度降低；浓硫酸、氢氧化钠、无水氯化钙、无水碳酸钠等溶解时要放出热量,溶液温度升高.利用物质溶解时热量变化的性质,可以将前者用作致冷剂.并且不同物质溶解时热量变化的数值不同,如NH4NO3的摩尔溶解热可达+26.36千焦/摩尔,即每1mol物质溶解时要吸收26.36kJ的热量.
这是由于物质溶解有两个相反的过程：一是处于固体物质表面的粒子（分子或离子）在它溶解到溶剂时,受到溶剂分子的吸引,于是吸收热量克服晶体对它的引力,离开晶体向溶剂扩散,成为自由运动的粒子；二是已经扩散到溶剂之中的溶质分子或离子与溶剂分子结合生成水合分子或水合离子,于是放出热量.如果前者所吸收的热量大于后者所放出的能量则物质溶解时就会吸热.
二、利用混合物的凝固点降低致冷
物质的凝固点是指物质在固态和液态蒸气压相等时的温度,而混合物的凝固点总是比各组成物质的凝固点要低,如质量分数为23.3%的NaCl溶液其凝固点为－21.2℃,29.8%的CaCl2溶液其凝固点为－55℃.根据物质组成混合物时凝固点降低的性质特点,常用混合物作致冷剂.常用物质的凝固点如下表.
物质 凝固点 物质 凝固点 物质 凝固点
NaCl －21.2℃ CaCl2?6H2O －55℃ KCl －11.1℃
(NH4)2SO4 －19℃ MgSO4?7H2O －3.9℃ NH4Cl －15.8℃
NaNO3 －18.5℃ Na2CO3?10H2O －2.1℃ NH4NO3 －17.3℃
三、利用低沸点物质相变过程中的热效应致冷
物质通常呈现固态、液态或气态,物质不同状态之间的变化叫做相变.物质相变的实质是分子具有的能量发生了变化,所以相变过程中总会有放热或吸热的现象发生.如在医院里,用70%的酒精溶液作皮肤表面的消毒时,有明显的凉感,就是液体酒精气化过程中吸收热量的结果.从微观粒子角度而言,这些物质在气化过程中之所以能吸收热量,主要有两个方面的原因：一是因为它们的分子离开液体表面时,要吸收热量以克服分子间的引力；二是当液体变成气体时体积膨胀,需要吸收热量以反抗外界的压力.
利用物质相变过程中的热效应是致冷的方法之一,尤其是低沸点的物质.常见的低沸点物质有液态二氧化硫、液氨、氟里昂等,都曾用于制造冰箱中的致冷剂.它们能在极低的温度下吸收热量而气体,然后在压缩机内被压缩呈高温、高压,再经冷凝器放出热量,最后经节流膨胀或绝热膨胀至低温状态.通过不断循环,可不断地从周围物质中吸收热量,达到致冷的目的.常见致冷剂的沸点如下.
物质 沸点（℃） 物质 沸点（℃） 物质 沸点（℃）
NH3 －33.4 SO2 －10.0 CH3Cl －24.2
O2 －183 N2 －196 CF4（氟里昂-14） －128