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悟空问答

 漫步之心情 2017-06-23

氟利昂是一种空调、冰箱的制冷剂,但是制冷剂不仅仅是氟利昂一种。当人们发现了氟利昂对大气臭氧层的巨大破坏作用后,这种材料很快就被淘汰掉了,甚至于现在就没有冰箱、空调采用这种制冷剂,你想买带有氟利昂的冰箱或者空调都没有地方买了,所以当然就没有必要宣传什么购买无氟冰箱了。

然后科普几个科学知识:

氟利昂是一类冷却剂的统称!

氟利昂不是某一种物质,而是一类冷却剂的统称。

氟利昂(Freon,亦称氟氯烷)是由科慕公司生产之数种卤碳产品的注册商标。这些物质通常是稳定、不可燃、中度毒性的气体或液体,常作为冷媒或气溶胶推喷剂使用。

包括有R-12、R-13B1、R-22、R-502、R-503等一系列制冷剂都可以被成为氟利昂。

为什么冰箱/空调需要制冷剂?

冰箱、空调可以把热空气变成冷空气,主要借助的就是内部制冷剂不断冷凝、蒸发的过程来把热空气中的热带走。过程如下图所示。制冷剂经过的加压-冷凝-减压-蒸发的循环,被称为一个热力循环,而制冷剂就是这个热力循环的工作介质。

理想的工作介质具有良好的热力学性能、具有化学惰性、安全环保且易于获取。所应满足的热力学性质条件有:沸点稍低于目标温度、具有较高汽化热、处于液态时密度中等、气态时的其相对密度较高、且需有较高的临界温度。

所以氟利昂在早期的时候由于具有上述性质,所以被选作冰箱和空调的制冷剂。

为什么氟利昂会破坏大气臭氧层?

我们知道,所谓的臭氧跟我们平时呼吸的氧气组成的原子是一样的,都是氧原子,但是分子式却略有不同,我们平时呼吸的氧气分子由两个氧原子组成,写作O2,而臭氧则是三个氧原子组成,写作O3。但是臭氧是一种非常活泼的物质,很难稳定存在,而他们还有一个非常大的敌人,就是氟利昂漂浮到大气中后产生的氯原子:

  • Cl + O3 → ClO + O2
  • ClO + O3 → Cl + 2 O2
  • 根据上述的化学反应可以看出来,一个氯原子会和一个臭氧分子作用,夺去其一个氧原子,形成ClO,使其还原为氧气分子,而ClO会进一步和另外一个臭氧分子作用,产生两个氧气分子并还原成氯原子,然后继续和臭氧作用。

整个化学反应中,氯原子最后没有发生变化,而两个臭氧分子变成了三个氧气分子。也就是说,在这个化学反应中,氯原子起的是催化剂的作用。

一般来说,一个氯原子可以先后跟十多万个臭氧分子发生反应,使之变为普通的氧气——可见氟利昂产生的氯原子是有多么厉害!而本来大气中的臭氧就非常稀少,当然经受不住这样的消耗了。

什么取代了氟利昂?

为了尽可能防止这种含有氯元素的冷却剂的使用,人们选择了如“1,1,1,2-四氟乙烷(R-134a)”及其他不含氯的混合物工作介质取代氟利昂。比如说:

一种常用来取代R-22(氟利昂)的混合物工作介质称为R-410A,是由二氟甲烷(R-32)与五氟乙烷(R-125)以1:1的比例混合的近共沸混合物。R-410A通常在市场上以商品名“Puron”销售。另一种常见的混合物工质是R-407C,由R-32、R-125及R-134a混合而成,其临界温度较R-410A高,且全球暖化潜势(GWP)较R-410A低,当其他会破坏臭氧层的工质淘汰后,上述的工质仍可以正常贩售。

当然,我们普通人不需要记住那么长的化学物质名称,只要知道,新的制冷剂已经在最大程度上减少了对臭氧层的损害,甚至于不仅仅是臭氧层的伤害,人们还会关注这些物质对温室效应的影响、保证冷却剂不会对地球产生新的伤害。

总之,我们要持续关注我们自己生存的环境,而随着科技的发展,科技本身也在不断纠正着自己犯下的错误。

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