一、認識身邊的空調(diào)：從現(xiàn)象到問題的觀察演講人CONTENTS認識身邊的空調(diào)：從現(xiàn)象到問題的觀察制冷原理：熱量的"搬家"之旅（夏日篇）制熱原理：逆向的"熱量搬運"（冬日篇）空調(diào)的核心科學(xué)原理：從物態(tài)變化到能量守恒科學(xué)與生活：合理使用空調(diào)的小智慧目錄2025小學(xué)五年級科學(xué)下冊空調(diào)的制冷與制熱原理課件同學(xué)們，當(dāng)夏日的蟬鳴裹著熱浪涌進窗戶，當(dāng)冬日的寒風(fēng)從門縫里鉆進來凍紅我們的鼻尖時，總有一個"小衛(wèi)士"默默守護著我們——它就是空調(diào)。今天，我們就一起走進這個"小衛(wèi)士"的內(nèi)心世界，用科學(xué)的眼光揭開它制冷與制熱的神秘面紗。作為陪伴大家探索科學(xué)的"大朋友"，我至今仍記得自己小時候蹲在空調(diào)外機旁，看著它"呼呼"吐氣時的好奇："它到底是怎么把熱氣變涼，又把涼氣變熱的？"今天，我們就帶著這份好奇，開啟一場關(guān)于熱量的"搬家"之旅。01認識身邊的空調(diào)：從現(xiàn)象到問題的觀察認識身邊的空調(diào)：從現(xiàn)象到問題的觀察要理解空調(diào)的原理，首先需要觀察它的"工作狀態(tài)"。大家可以回想一下：夏天開制冷時，空調(diào)的室內(nèi)機會吹出冷風(fēng)，外機則會排出熱乎乎的風(fēng)；冬天開制熱時，室內(nèi)機吹暖風(fēng)，外機卻經(jīng)常結(jié)一層白霜，甚至?xí)?吐水"。這些現(xiàn)象背后，藏著什么科學(xué)規(guī)律？1空調(diào)的基本組成：看得見與看不見的部件我們?nèi)庋劭梢姷目照{(diào)分為兩部分：掛在墻上的室內(nèi)機和裝在窗外的室外機。但如果我們"拆開"它（當(dāng)然，實際操作要專業(yè)人員來做哦），會發(fā)現(xiàn)更核心的部件：壓縮機：像一個"動力泵"，是空調(diào)的"心臟"，負責(zé)壓縮制冷劑；冷凝器：在室外機里，是熱量的"交換站"；蒸發(fā)器：在室內(nèi)機里，同樣是熱量的"交換站"；節(jié)流裝置：通常是一根細管或膨脹閥，像"關(guān)卡"一樣控制制冷劑的流動速度；制冷劑：關(guān)鍵的"搬運工"，最常見的是氟利昂（現(xiàn)在很多空調(diào)用更環(huán)保的R32、R410A等）。這些部件通過銅管連成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，制冷劑就在其中不斷"跑圈"，完成熱量的轉(zhuǎn)移。2從生活經(jīng)驗到科學(xué)問題的過渡大家有沒有想過：空調(diào)真的是"制造"了冷或熱嗎？其實不是！就像我們用冰箱時，冰箱里的涼氣是從食物中"拿"走的熱量，空調(diào)也是通過"搬運"熱量來實現(xiàn)制冷或制熱的。夏天，它把室內(nèi)的熱量搬到室外；冬天，它把室外的熱量搬到室內(nèi)——這就是今天我們要探索的核心。02制冷原理：熱量的"搬家"之旅（夏日篇）制冷原理：熱量的"搬家"之旅（夏日篇）夏天的空調(diào)就像一個"熱量快遞員"，它的工作可以分為四個關(guān)鍵步驟，我們用"小水滴"的視角來模擬制冷劑的循環(huán)過程（制冷劑在常溫下是氣體，這里為了方便理解做簡化）。1第一步：蒸發(fā)器里的"吸熱魔法"（室內(nèi)機）當(dāng)我們按下"制冷"鍵，室內(nèi)機的蒸發(fā)器開始工作。此時，經(jīng)過節(jié)流裝置的制冷劑（低溫低壓的液體）進入蒸發(fā)器的銅管。室內(nèi)的熱空氣被風(fēng)扇吹過蒸發(fā)器表面，熱量就像被"吸走"一樣傳遞給制冷劑——制冷劑吸收熱量后，從液態(tài)"變身"為氣態(tài)（汽化吸熱）。這時候，室內(nèi)的空氣失去了熱量，溫度降低，就變成了我們感受到的冷風(fēng)。舉個生活中的例子：大家擦過酒精嗎？酒精涂在皮膚上會感覺涼，就是因為酒精蒸發(fā)時吸收了皮膚的熱量。蒸發(fā)器里的制冷劑汽化吸熱，和這個道理一樣。2第二步：壓縮機的"加壓加速"（室外機）變成氣體的制冷劑被吸入壓縮機。壓縮機就像一個"打氣筒"，對制冷劑氣體進行壓縮，使它的壓力和溫度急劇升高（就像我們快速打氣時，打氣筒會變熱）。此時的制冷劑變成了高溫高壓的氣體，準(zhǔn)備"運送"熱量。3第三步：冷凝器的"散熱大會"（室外機）高溫高壓的制冷劑氣體進入室外機的冷凝器。室外的風(fēng)扇會把大量的空氣吹過冷凝器表面，制冷劑的熱量就通過冷凝器傳遞給室外空氣（液化放熱）——制冷劑又從氣態(tài)"變身"為液態(tài)，溫度和壓力降低。這時候，室外機排出的熱風(fēng)，就是制冷劑釋放的熱量。4第四步：節(jié)流裝置的"減速關(guān)卡"（連接管）液態(tài)制冷劑從冷凝器出來后，需要經(jīng)過節(jié)流裝置（比如一根很細的銅管）。這個"小關(guān)卡"會讓制冷劑的壓力突然降低，就像水管被捏住后水流變急、變分散一樣——制冷劑在壓力驟降的情況下，部分液體會汽化，變成低溫低壓的氣液混合狀態(tài)，重新進入室內(nèi)機的蒸發(fā)器，開始下一輪循環(huán)。總結(jié)制冷循環(huán)：蒸發(fā)器（吸熱汽化）→壓縮機（加壓升溫）→冷凝器（放熱液化）→節(jié)流裝置（降壓降溫）→蒸發(fā)器……如此循環(huán)，室內(nèi)的熱量就被不斷"搬"到室外，我們就能享受涼爽了。03制熱原理：逆向的"熱量搬運"（冬日篇）制熱原理：逆向的"熱量搬運"（冬日篇）冬天的空調(diào)要把熱量從室外"搬"到室內(nèi)，這時候它的工作流程和制冷有什么不同呢？其實，空調(diào)的制熱主要依靠"熱泵"原理——簡單來說，就是讓制冷劑的循環(huán)方向"掉頭"，讓原本的蒸發(fā)器和冷凝器"交換角色"。1關(guān)鍵部件：四通閥的"轉(zhuǎn)向魔法"為了實現(xiàn)制冷和制熱的切換，空調(diào)里有一個重要的部件叫四通閥（部分老式空調(diào)沒有四通閥，制熱靠電輔熱，我們主要講帶四通閥的熱泵型空調(diào)）。四通閥就像一個"換向開關(guān)"，制冷時讓制冷劑按"室內(nèi)蒸發(fā)器→壓縮機→室外冷凝器"流動；制熱時，它會改變制冷劑的流向，變成"室外蒸發(fā)器→壓縮機→室內(nèi)冷凝器"。2制熱循環(huán)的四個步驟第一步：室外蒸發(fā)器的"吸熱挑戰(zhàn)"：制熱時，室外機的蒸發(fā)器（此時相當(dāng)于制冷時的室內(nèi)蒸發(fā)器）需要從室外空氣中吸收熱量。但冬天室外溫度低，制冷劑（低溫低壓液體）在蒸發(fā)器中汽化吸熱時，可能會讓蒸發(fā)器表面的溫度低于0℃，導(dǎo)致空氣中的水蒸氣在蒸發(fā)器上凝結(jié)成霜（就像冬天晾衣服會結(jié)冰一樣）。所以，空調(diào)制熱一段時間后，需要"除霜"——短暫切換到制冷模式，讓蒸發(fā)器升溫化霜，這就是我們看到外機偶爾"吐水"的原因。第二步：壓縮機的"加壓升溫"（和制冷相同）：吸收了室外熱量的制冷劑氣體被壓縮機壓縮，變成高溫高壓氣體。第三步：室內(nèi)冷凝器的"放熱溫暖"：高溫高壓的制冷劑氣體進入室內(nèi)機的冷凝器（此時相當(dāng)于制冷時的室外冷凝器）。室內(nèi)的冷空氣被風(fēng)扇吹過冷凝器表面，吸收制冷劑釋放的熱量（液化放熱），變成暖風(fēng)；制冷劑則重新液化成高壓液體。2制熱循環(huán)的四個步驟第四步：節(jié)流裝置的"降壓降溫"（和制冷相同）：高壓液體經(jīng)過節(jié)流裝置降壓，變成低溫低壓的氣液混合物，重新進入室外蒸發(fā)器，開始下一輪循環(huán)。3制熱與制冷的核心區(qū)別簡單來說，制冷是"室內(nèi)吸熱→室外放熱"，制熱是"室外吸熱→室內(nèi)放熱"。兩者的本質(zhì)都是通過制冷劑的物態(tài)變化（汽化吸熱、液化放熱）來搬運熱量，區(qū)別僅在于熱量的"起點"和"終點"調(diào)換了位置。04空調(diào)的核心科學(xué)原理：從物態(tài)變化到能量守恒空調(diào)的核心科學(xué)原理：從物態(tài)變化到能量守恒通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解了空調(diào)的具體工作流程，但背后支撐這些流程的，是兩個重要的科學(xué)原理。1物態(tài)變化中的熱量傳遞制冷劑在循環(huán)中不斷經(jīng)歷"液態(tài)→氣態(tài)→液態(tài)"的變化：汽化（液態(tài)→氣態(tài)）：需要吸收熱量（蒸發(fā)器中吸熱，讓周圍變冷）；液化（氣態(tài)→液態(tài)）：會釋放熱量（冷凝器中放熱，讓周圍變熱）。這就像我們用毛巾擦汗——汗水蒸發(fā)時吸收皮膚的熱量，我們感覺涼快；而當(dāng)水蒸氣在冷的玻璃上凝結(jié)成水珠時，會釋放熱量，玻璃會變熱。2能量守恒定律的體現(xiàn)空調(diào)搬運熱量的過程，完美體現(xiàn)了"能量不會憑空產(chǎn)生或消失，只會轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化"的規(guī)律。制冷時，室內(nèi)失去的熱量等于室外獲得的熱量加上壓縮機工作消耗的電能（轉(zhuǎn)化為熱能）；制熱時，室內(nèi)獲得的熱量等于室外失去的熱量加上壓縮機消耗的電能。所以，制熱時空調(diào)的"效率"其實比電暖器高——它不僅用了電能，還"偷"了室外的熱量。05科學(xué)與生活：合理使用空調(diào)的小智慧科學(xué)與生活：合理使用空調(diào)的小智慧了解了空調(diào)的原理，我們更能明白如何科學(xué)使用它，既舒適又節(jié)能。1溫度設(shè)定的"黃金范圍"夏天制冷時，溫度設(shè)為26℃左右最適宜——既不會讓室內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致感冒，又能比20℃節(jié)省30%以上的電量；冬天制熱時，溫度設(shè)為20℃左右即可，過高的溫度會讓空氣干燥，也會增加能耗。2避免"無效工作"的小技巧231關(guān)閉門窗：減少室內(nèi)外熱量交換，讓空調(diào)不用反復(fù)"搬運"新的熱量；提前開機：上班/上學(xué)前半小時關(guān)閉空調(diào)，利用室內(nèi)余溫；回家/到校前半小時開機，避免長時間高負荷運行；清潔濾網(wǎng)：濾網(wǎng)堵塞會影響空氣流動，導(dǎo)致蒸發(fā)器/冷凝器換熱效率降低，增加耗電。3環(huán)保意識的培養(yǎng)早期空調(diào)使用的氟利昂（如R22）會破壞臭氧層，現(xiàn)在主流的R32、R410A等制冷劑更環(huán)保，但仍要注意：空調(diào)報廢時，必須由專業(yè)人員回收制冷劑，避免直接排放到大氣中。我們每一次合理使用，都是在為保護地球出一份力。總結(jié)：探索科學(xué)，從身邊的"小問號"開始同學(xué)們，今天我們一起揭開了空調(diào)制冷與制熱的秘密——它不是"制造"冷或熱，而是通過制冷劑的物態(tài)變化，像"搬家工"一樣搬運熱量。從觀察空調(diào)的工作現(xiàn)象，到拆解它的核心部件，再到理解背后的物態(tài)變化和能量守恒，這就是科學(xué)探索的過程：從身邊的"小問號"出發(fā)，用觀察、提問、推理