物理新知–電冰箱的原理
文﹕張啟聰    

電冰箱
圖一  電冰箱的結構
夏日炎炎,從冰箱裡拿杯冰淇淋吃,真是快活。但是,你有沒有想過電冰箱的結構呢?為甚麼它的背面總是黑色的呢?

電冰箱的運作基於兩個物理學原理。首先,當物體由液態轉變為氣態時,液體的溫度會停留在沸點,直至液體完全蒸發掉。在這個相變的過程中,物體要吸收一定的能量,這個能量就叫做「潛熱」。另一方面,假如在高壓的情況下,物體的沸點便會上升,本來氣化了的物質也可能因此而變回液體,並且把潛熱釋放出來。

電冰箱有一條管道,一部分在冰箱內,一部分在冰箱外。管道裡面有一種特別的物質,這種物質的沸點很低。管道的底部有一個泵,使物質不斷地在管道裡循環 (圖一)。管道上面的部分有一個狹窄的小孔,減慢了外露管道之中物質的流速,當中的物質因而受到很大的壓力。物質在這個範圍沸點上升,由氣體變成液體,把潛熱釋放出來。當物質通過小孔進入電冰箱的內部時,壓力會減少了許多,沸點回復到先前較低的水平,物質便由液態轉變為氣態,並且會吸收電冰箱內的熱能 (潛熱),使冰箱內的溫度降低,達到了冷凍的效果。

另一方面,由於物質在電冰箱外面要把熱能散發出去,所以便要塗上黑色,因為黑色的物質放出較多輻射,把熱能散發。而且,管道周圍也加上了許多面積大的金屬片,目的也是為了方便散熱。