氟利昂的制冷原理(氟利昂的制冷原理方程式)

　　制冷技术对人类社会的改变超过了我们的想象，在我们身边，冰箱让我们可以更长久的保鲜食物；空调让我们不管严寒还是酷暑都可以正常的工作学习和生活。我国古代有土法制冰的方法，即利用某些物质溶于水吸热产生低温环境，但是这种方法需要化学药品才能实现，是不可逆的过程。

　　19世纪，科学家发现，利用气体的加压液化和常温汽化就可以转移热能。利用某些沸点低的气体不断的液化和汽化，就可以制造低温环境。最早的制冷剂是氨或者二氧化硫。在1大气压时，二氧化硫于－10℃液化，氨在－33℃液化。若在常温下，对二氧化硫施加约2.5个大气压，对氨施加约9个大气压，它们也能液化。这两种物质也都不能燃烧。但美中不足的是，它们都有强烈的刺激性气味，浓度大时还有毒性，并对金属有腐蚀作用。不过，它们的价格比较便宜，所以至今仍用于大型冷冻机中。这两种物质一旦发生泄漏，就会发生严重的环境污染。1929年，发生在俄亥俄州克利夫兰某家医院的冰箱中的氨气泄漏，事故使超过100人丧生。

　　这起事件让美国人托马斯·米奇利思考研制一种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂。他查看门捷列夫的化学元素周期表，发现只有位于周期表右边的非金属元素能生成在室温下呈气态的化合物，同时他还注意到化合物的可燃性从左到右依次减小，比如：甲烷很容易燃烧，氨就很不容易了，水和氟化氢则是怎么都烧不起来，因此，卤化物是非常好的阻燃剂。从下往上看，溴的毒性太大，也太容易被氧化，因此他考虑用氟、氯化合物来做新型制冷剂。有了正确的想法和思路，工作起来就更加得心应手，仅仅用了三天，他就合成出二氟二氯甲烷(CF2Cl2)。

　　二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体，沸点－29.8℃；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；与酸、碱不反应。没有气味，没有毒性，不腐蚀金属。跟大多数有机物不同，氟里昂中不含氢原子，因此不能燃烧，因而避免了发生火灾和爆炸的危险。美国杜邦公司于1931年将二氟二氯甲烷工业化，商标名称为Freon(氟里昂)。由于杜邦公司大规模的生产这些类型的化合物，其制冷剂商标氟里昂几乎成为民用制冷剂的代名词。大多数民众可能不知道上面那些拗口的名词，但是一定知道氟利昂。

　　几十年后，人们才发现氟利昂中对臭氧层有一定的危害，实际起到破坏臭氧层作用的是氯原子。其中对臭氧层危害最大的属CFCs类(氯和氟取代所有氢原子的烃类)；HCFCs(氯和氟取代部分氢原子的烃类)对臭氧层的破坏力较弱；HFCs(氟取代部分氢原子的烃类)则对臭氧层无害。到了1987年，《蒙特利尔公约》问世，确切提出要限制生产和销售含氯氟利昂的产量，到1998年其产量要逐步降低到1986年生产水平的50%，并在二十一世纪初尽可能地取消这类产品。1999年初，中国政府宣布：“到2010年，我国将全面禁止生产和使用消耗臭氧层的物质——氟利昂。

　　但是在氟利昂中的三个种类中，氢氟烃HFC对臭氧是没有伤害作用的。因此，人们又开始大量生产氢氟烃HFC作为新型制冷剂。有些商家针对臭氧层破坏的问题，推出了“无氟冰箱”，“无氟空调”，其中就是使用氢氟烃HFC作制冷剂的，似乎叫做“无氯冰箱”更为贴切一点。也许，氟因为性质太猛烈而背上了骂名。由于HFCs的使用，地球的臭氧层逐步得到了恢复。

　　但是科学家接着发现表示，氢氟烃虽然有利于保护臭氧层，卻不利于气候变化。HFC是超级温室气体，其HFCs的变暖效果.通常是二氧化碳的上千倍甚至上万倍，也被称为而备受关注。这种发现给氯氟碳化合物判了死刑。2016年10月，《蒙特利尔议定书》第28次缔约方大会15日达成了限控温室气体HFCs协议。根据协议，各国将分三批减少使用氢氟碳化物，美国等发达国家将从2019年开始首先减少氢氟碳化物用量；包括中国在内的100多个发展中国家从2024年开始减少用量；印度和巴基斯坦等其他一些发展中国家从2028年开始减少用量。