冰箱中的物理
作者：孙金霞
数理天地：初中版 2007年03期
一、结构
例1 如图1是一个简化的电冰箱内的电路图，其中M是压缩机用的电动机，L是电冰箱内的照明灯泡，下列说法正确的是（ ）
A.冰箱门打开时，断开，灯与电动机并联。
B.冰箱门打开时，闭合，灯与电动机并联。
C.冰箱门关上时，就自动断开。
D.冰箱内降到设定的温度时，开关就自动断开。
图1
分析 冰箱内的照明灯泡L由冰箱门控制，开门时接通，L亮；关门时断开，L不亮。压缩机用的电动机由冰箱内的温度控制，当温度降到设定的温度时，（是一个温控开关）断开，压缩机停止工作。灯L与电动机工作时互不影响，它们是并联关系。选B、C、D。
二、制冷原理
例2 环戊烷是一种容易液化又容易汽化的物质，而且环保，新型环保电冰箱就是利用环戊烷代替氟利昂进行工作的。如图2所示，环戊烷在管子里流动，当它流到冷冻室时就会____，流到冷凝器里就会____，这样就可以使冰箱的冷冻室内长期保持低温。
图2
分析 环戊烷流到冷冻室里迅速汽化吸热，使冰箱内的温度降低；流到冷凝器里液化，把从冰箱内带出来的热量通过冰箱外壁上的管子放出。
三、工作特点
例3 李乐同学在学习了课本上关于测定家用电冰箱消耗的电功的小实验后，实地测量了他家电冰箱的耗电量，他按照要求，提前做好准备工作，用时钟测得电冰箱在20min内持续工作了6min，从而求出了冰箱的“工作时间系数”（在某段时间内电冰箱的实际工作时间与这段时间的比例）η=____，那么，这台电冰箱每天(24h)的工作时间t=____h，最后，根据电冰箱铭牌上所标明的额定功率P=150W，计算此电冰箱每天消耗的电功W=____kW·h.
分析 根据工作时间系数的定义，得
每天的工作时间，
每天消耗的电功
W=Pt=0.15kW×7.2h=1.08kW·h.
例4 有一种电冰箱，只有在压缩机工作时才消耗电能，将一台这样的电冰箱单独接在标有 3000r/(kW·h)字样的电能表上，测得电冰箱压缩机连续工作10分钟电能表的表盘转过了75转，求：
(1)这台电冰箱压缩机的功率多大？
(2)如果测得该电冰箱某一天耗电为1.2kW.h，设压缩机每次连续工作时间都是15分钟，并且每次工作后的间歇时间也都相等，那么它的间歇时间的可能值是多少分钟？（设电冰箱压缩机工作时功率保持不变，计算结果保留整数）。
分析 (1)电能表转过75转，压缩机消耗的电能为
(2)电冰箱压缩机连续工作15分钟消耗的电能为
在24h内电冰箱压缩机间歇的总时间为
24×60min-15min／次×32次=960min，
在24h内电冰箱间歇的次数最少为31次，最多为 33次，所以
，
所以压缩机间歇时间在29min～31min之间。
四、电冰箱中物品的放置
例5 电冰箱内的构造如图3所示，冰箱的最上层为速冻室（冷源），下层为冷藏室，它分为上、中、下三格，现有一批食物：鲜鱼肉、水果、蔬菜，你怎样最科学地把这批食物放在冷藏室的上、中、下的格子中储藏？为什么这样放置保鲜效果最佳？
分析 科学的储藏方法是：上层放鲜鱼肉，中层放水果，下层放蔬菜。因为电冰箱的冷源在最上层，冷藏室内上面的空气先遇冷，温度降低，密度增大而下沉，下面密度较小的空气上升再降温下沉，这样反复循环达到降温的目的，因此冷藏室内上层的温度最低，中层次之，下层最高。如果从这些食物的物质结构、耐寒能力和食用情况来考虑，那么上、中、下层分别放鲜鱼肉、水果、蔬菜保鲜效果最佳。
图3
五、电冰箱的节能
例6 有一电冰箱，冰箱容积V=100L，小明用温度计测量，电冰箱每开关门一次，冰箱内空气温度平均升高1℃，每月按30天计算，如果每天少开关门一次，电冰箱一个月至少节约多少电能［冰箱内食品体积不计，空气的密度为，空气比热为］
分析 冰箱容积
30天至少节约电能
W=30Q=30×129J=3870J.
作者介绍：孙金霞 河北乐亭代张初中，063600