零下五度不结冰的冰箱是采用什么原理?

如题所述

动画片 海尔兄弟里不是说过的吗?你没有看?过冷水是有一定的生成条件的:或因为水中缺少凝结核,或其它愿因,在○℃以下还保持着液态,这样的水叫过冷水.当过冷水的条件不足时它会马上变成冰(比如天空中的飞机穿过有过冷水的云层时,云中的过冷水遇到飞机,在有凝结核时会马上结成冰,飞机机身就是凝结核,飞机就容易发生坠机事故)原理:一般我们会认为水的凝固点为 0℃,也就是水在 0℃以下会冻结,但实际上,水在 0℃以下仍会以过冷水的型态存在,这是因为由液态水转变成冰的过程存在有一个能量状态.我们知道液态水具有比冰还要高的熵能(enthalpy),即结冰是一个释放能量的有利过程,但在冰晶核化的过程中,必须创造水与冰的界面,而这个界面(表面)也是一种能量,这可由表面张力的单位"焦耳每平方公尺"(单位面积的能量)看出,此界面的形成便是冰晶核化过程的能量障碍,因为当水中一个冰胚(ice embryo)初形成时,其「表面积/体积」的比值相当的大,而创造表面积的能量也远高於由水转变成冰所放出的"体积能".因此水会以过冷(supercooling)的型态存在.由於冰晶的核化速率为非常强的过冷度的函数,过冷度愈高愈不易维持液态水的存在;且过冷的液态水可能保持短时间内不结冰,但时间久了终究会冻结.在本世纪 40及 50年代,科学家们希望知道液态水过冷度的极限,但结果不但随研究方法而异,使用同样的方法也常得到前后不一致的答案,早期的困难在於将实验用水加以纯化,去除杂质,这是因为水中杂质可作为现成的冰胚,造成在较高的温度下就以「异质成核」(heterogeneous nucleation)的方式结冰.所以为了探测液态水的最高过冷度,除去水中这些可作为冰核的杂质为必要程序,而使用「 少量样品」(small sample)则成为标准的技巧.假设固定体积的水中含有一定量的杂质,那麼一半体积的水中杂质的量便只有一半,也就是说,愈小的样品应含有愈少的杂质,也愈不容易形成异质成核.经由实验,冻结温度的确随样品体积的减少而降低,其极限约在 –40℃,即 –40℃为理论上半径约 m的液滴之「同质核化温度」,也常被用来称为水的过冷极限.

另外,和液滴样品接触的固体表面免不了含有一些杂质或结构上的缺陷可在低温下成为冰核,因此 1861年Doufour便想到将水的样品悬浮在一个比水轻及一个比水重的两种不与水互溶的油质之间,免除了样品与固体表面的接触而形成一种悬浮胶体.当一些科学家致力於在实验室中取得最高的过冷度,另外一批则热中於使大自然中的过冷度减至最低.由於冷云过程为中纬度地区降水形成的主要机制,若大气中的冰核数量太少,则云中凝结水多为不冻的水,不易使之降至地面.人工降水的想法,即将一些冰核引入云中,以造成异质成核作用而催化云内冰晶的形成.但不是所有的冰核都能在冰点以下的温度起作用,例如高岭土、黄土、火山灰等属於自然界的冰核要在约 –9℃方能成核,而碘化银(AgI)在 –3℃左右便可成核,为目前对冷云实施人工降水作业所常使用的一种材料.

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第1个回答  2017-12-06

在格力电器总部的科技展厅,刘强东体验了晶弘冰箱的“独门绝技”——零下5℃的水不结冰。“摇一下试试!”在工作人员提示下,刘强东轻轻一摇,手中的矿泉水瞬间冰封!刘强东也瞬间被这项神奇的技术惊住了!其实,这是晶弘瞬冷冻功能。具备这种功能的冰箱通过制冷和控制技术在冰箱的瞬冷冻室再现了过冷却状态,并且通过控制技术加深过冷却温度并且延长了过冷却时间,实现水在-5℃状态下不结冰。“-5℃不结冰”技术原理,原理:利用过冷却(水在过冷却时可以不结冰)现场,晶弘瞬冷冻功能的冰箱就是通过制冷和控制技术在冰箱的瞬冷冻室再现了过冷却状态,关键在于整个水体的温度差控制在1度以内,并且通过控制技术加深过冷却温度(目前做到-5℃)并且延长了过冷却时间,但是过冷却状态是不稳定的,任何的突变条件如:运动和温度刺激都会打破这个状态,从而发生瞬间冷冻,结为均匀的冰晶粒子科普解释:-5度的水为什么不结冰?众所周知,水过了0度以下就会结冰,这个也是常识,大家也见过许多的结冰的现象,但水如何结成冰,水结冰的过程却很少人知道。水结冰首先是在0摄氏度以下,形成小的冰晶核,冰晶核顺着从温度低向温度高的方向进行生长,冰晶核长大的过程就是结冰的过程。大家看到湖面和江面结冰的现象,首先是在水面形成薄冰,然后逐步向水下生长,形成冰盖。生长的过程大家看不见,但是大家都吃过冰棍,大家可以看到冰棍的断面上,有一丝一丝的冰晶,冰晶核顺着从温度低向温度高的方向进行生长,就是从冰棍的表面向内部生长,这个就是冰晶生成的方向,冰棍在制作过程中,也是外表面先结冰,内部还是水,逐步向内结冰,最终全部冻实。但在大自然中还存在着一种神奇的水的状态,整个水的温度处于0度以下,但并没有结冰。此时的水的内部形成了很多微小的冰核,但整个水体仍然处于液体状态。这个状态极不稳定,这样有刺激就立刻围绕冰核瞬间结冰。这种现象叫水的过冷却现象。但这个现象我们很少能够看到,原因是这个现象在大自然存在的时间非常短,例如在下雪的云层中,就存在。为什么存在时间很短,因为要形成过冷却状态,必须有两个条件,第一要整个水体的温度差要在1度以内,就是水体的各个部分都要温度均匀,第二这个水体不能有震动和别的刺激,这样可以控制在过冷却状态。但在大自然的环境中很难形成这样的条件,即使偶尔存在,只要以上条件破坏,立即会瞬间形成结冰,这就是我们没有机会看到这个现象的原因。如何形成稳定的过冷却状态呢?晶弘瞬冷冻技术,通过变频技术和风道送风技术,对整个水体进行精确控温,哪里的温度高,我们的风口可以指向哪里,把此处的温度进行调整,使得整个水体的温度差控制在1度以内,同时通过控制压缩机的震动,控制瞬冷冻室内部不会有大的震动,使得水体能够安静的达到过冷却的状态。此时就可以进行神奇的水变冰的表演了。

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第2个回答  2017-12-06

三十年前衡量中国人家庭生活水平高低的“老三样”——电视、冰箱和洗衣机如今大变样,冰箱零下五度可以不结冰,冷冻食材更新鲜更营养;洗衣机放七层玻璃杯洗衣服纹丝不动,卫生纸放里面洗过后也完好无损;电视机厚度没有两块硬币厚,竟比iPhone8还薄一半,这些“中国制造”的新技术让人瞠目。电视、冰箱和洗衣机是我们每家每户都离不开的电器,在三十年前这是中国人衡量家庭生活水平高低的“老三样”。而中国制造,已经让今天的老三样,和过去大不一样了。冰箱。每天傍晚下班,安徽的魏女士都急急忙忙到家,把晚上要做的肉、鱼等食材从冰箱里拿出来化冻。消费者:以前的冰箱冻出来的肉就跟石头一样,基本上你回来之后一定要化冻,要花很长时间,而且感觉血水这些东西(流出),感觉营养也流失了,现在这种就是基本上冻出来的肉可以不用化冻,直接拿出来就可以一刀切,就很方便,也很省时间最近让魏女士感觉做饭容易的原因,在于她新换了这台有着最新冷冻技术的冰箱。有了它的帮助,魏女士再也不用每天做饭前等待食材化冻,也不用担心解冻的食材营养会流失。消费者:感觉可能口感上会更好一点,跟你刚在菜市场刚买的新鲜肉口感会更接近一些,不像原来的那种肉,冻出来,化冻之后再烧,基本上没什么肉的味道了。这项最新冷冻技术是中国一家冰箱企业在全球独创的瞬间冷冻技术,能够使食物里的水分保持在零下五度而不结冰。我们来看看它和传统冰箱的区别。普通冷冻工作人员:瞬冷冻过后的肉色泽度来说更加鲜亮,而且表面没有这样很多冰针,从冻的硬度来说,其实(瞬冷冻肉)还是非常柔软的,而这个呢,很明显,冻得非常硬,如果在家里现拿出来就想烹饪的话,那么去切(瞬冷冻肉)也是非常方便的,不论任何一个角度都是很方便,切这种薄片、肉丝都是可以的。那么我们普通冷冻过后的肉是什么样的一个情况呢,这个实在是切不动,很难去切开。 

对比传统冰箱冷冻过的肉不仅化冻的时间长,化冻过程有大量血水流出,导致肉类原本的营养流失。而瞬冷冻过的肉不仅节省了化冻需要的时间,还能最大限度地保留住肉类的营养物质。这种保鲜技术,通过这瓶水,可以看得更清楚。这是一瓶在冰箱冷冻室里冻了8个小时的水,但神奇的是,从冷冻室里拿出来的时候,瓶里的水还是液态而并没有结冰。但当我们把这瓶水倒进这个碗里,更神奇的一幕发生了。制冷研究专家:可以看到水可以在瞬间结成冰沙,这个水也是经过瞬冷冻室8个小时,瞬冷冻过后的水,在温度和撞击下形成冰沙状态。 制冷研究专家:自然界中有过冷却的现象,这种现象指的是水在零下会不结冰,那么通过瞬间刺激,会使水结成许多微小圆润的粒子,这种粒子不会刺破细胞结构,从而保证食材营养不流失,那么我们就想到把这个技术运用到冰箱当中,从而为食材保鲜。这是一款获得过2016德国iF国际设计大奖、红点设计大奖的中国冰箱。普通冰箱的温差一般在正负3℃-5℃左右,而这款冰箱的温差能保持在正负0.5℃内。这款全能型冰箱,来源于中国冰箱企业在全球独创的一体变频风冷技术。

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