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수려한집게벌레191
냉장고는 냉매가 기화하며 주변 열을 흡수하고 응축하며 열을 배출하는 순환 구조인데요. 냉매의 상변화와 기화열 흡수 원리는 어떻게 되나요?
냉장고는 냉매가 기화하며 주변 열을 흡수하고 응축하며 열을 배출하는 순환 구조인데요. 냉매의 상변화와 기화열 흡수 원리는 어떻게 되나요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
냉장고는 음식을 상하지 않고 신선하게 보관하는, 우리 일상에서 없어서는 안될 가전 제품인데요. 이런 냉장고의 내부를 시원하게 해주는 원리에 대해 설명해 드릴게요. 냉장고에는 냉매라는 물질이 있는데요. 이 물질이 액체에서 기체로, 다시 기체에서 액체로 상태를 바꾸며 열을 이동시키는 상변화와 기화열 흡수 작용에 있습니다.
냉장고의 배구의 증발기는 팽창 밸브를 거쳐 압력이 낮아진 저온의 액체 냉매를 열을 빼앗아 기체로 변하는 상변화를 일으켜 줍니다. 액체가 기체로 증발할 때 주변의 열에너지를 흡수하는 기화열 원리 때문에 냉장고 내부의 공기와 음식물의 온도가 떨어지게 됩니다.
열을 흡수하여 기체가 된 냉매는 압축기로 이동해 강하게 압축된 후, 고온, 고압의 기체 상태로 냉장고 외부에 위치한 응축기로 들어갑니다. 응축기에서 냉매는 외부 공기로 열을 방출하며 다시 액체로 변하는 응축 과정을 거칩니다. 이처럼 냉매가 갇힌 관 안에서 기화와 응축이라는 상변화를 무한히 반복하면서 내부의 열을 끊임없이 외부로 퍼내는 펌프 역할을 수행합니다.
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채택된 답변안녕하세요. 냉장고가 내부를 차갑게 만들 수 있는 핵심 원리는 냉매가 액체에서 기체로 변할 때 주변의 열에너지를 흡수하는 기화열 현상에 있습니다. 냉매는 단순히 차가운 물질이 아니라, 압력에 따라 끓는점이 달라지고 액체와 기체 사이를 반복해서 변화하면서 열을 이동시키는 역할을 합니다.
먼저 기화와 응축의 원리를 이해할 필요가 있는데요, 액체 상태의 냉매가 기체로 변하려면 분자 사이의 인력을 극복하는 데 에너지가 필요합니다. 이때 필요한 에너지를 주변으로부터 열의 형태로 흡수하는데, 이것이 기화열입니다. 반대로 기체가 액체로 변하는 응축 과정에서는 분자들이 서로 가까워지면서 에너지를 방출합니다. 따라서 기화할 때는 주변이 차가워지고, 응축할 때는 주변으로 열이 방출됩니다. 냉장고는 이러한 상변화를 이용해 다음과 같은 순환 과정을 반복합니다. 먼저 냉장고 내부의 증발기에서 저온·저압의 액체 냉매가 기화하면서 냉장실 내부의 열을 흡수합니다. 이 과정에서 냉장고 내부의 온도가 낮아집니다. 이후 기체 상태의 냉매는 압축기로 이동합니다. 압축기는 냉매의 압력을 높이며, 압력이 높아지면 냉매의 온도도 함께 상승합니다. 이렇게 뜨거워진 고압 기체 냉매는 냉장고 외부의 응축기를 통과하면서 주변 공기로 열을 방출하고 액체로 변하고, 마지막으로 팽창밸브를 통과하면서 냉매의 압력이 급격히 낮아지고 온도도 내려가 다시 증발기로 들어갑니다.
이때 중요한 점은 냉매의 끓는점이 압력에 따라 달라진다는 사실입니다. 압력이 낮아지면 끓는점이 낮아지기 때문에 냉장고 내부처럼 비교적 낮은 온도에서도 냉매가 쉽게 기화할 수 있고, 반대로 압력을 높이면 끓는점이 높아져 외부로 열을 방출하기 유리한 조건이 만들어집니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
냉장고는 압력 조절을 통한 냉매의 상변화와 물질의 상태 변화에 따르는 열의 이동 원리로 작동 합니다.
냉장고 안에서 저온 저압의 액체 냉매가 기체로 변할때 기화가 일어나도 이때 주변의 열을 강하게 흡수하여 내부 온도를 떨어뜨리게 됩니다.
열을 흡수한 기체 냉매를 압축기로 강하게 누르면 분자간 충돌로 인해 온도가 외부 공기보다 훨씬 높은 고온 고압의 기체가 됩니다.
고온의 기체 냉매가 냉장고 외벽 파이프를 지나며 바깥 공기로 열을 내뿜고 다시 액체 상태로 되돌아가게 됩니다. 액체 냉매를 좁은 팽창 밸브로 통과시켜 압력을 뚝 떨어뜨림으로써 다시 쉽게 기회 할 수 있는 상태를 만들어 이 과정을 끊임없이 반복하게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)