我们在天气下或生或死，或富或穷，或幸福或苦难，过程着我们的命运。
——贾平凹《天气》
一位著名诗人曾经说过，春天到了，夏天还会远吗？这几天北京天气好（re）到爆炸，让小编时不时就想吃块冰淇淋降降温。
（吃块西瓜也行啊 | 图片来源：罗小黑战记）
那，我们今天就来聊聊“制冷”那些事儿~
冷从何来-“卡诺循环”是也
卡诺循环是1824年由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺提出的热力学思想实验，描述的是两个简单热源（一个高温热源和一个低温热源）之间的能量交换，即交换过程仅由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程所组成的理想循环系统。
（卡诺循环包括四个步骤：理想气体从状态1等温膨胀到状态2，再从状态2绝热膨胀到状态3，此后从状态3等温压缩到状态4，最后从状态4绝热压缩回到状态1）
卡诺循环可以被看成是一个理想热机循环，而与卡诺循环路径相同但方向相反（即代表上图中箭头方向相反）的循环，我们则称之为逆卡诺循环。逆卡诺循环以耗功为代价，通过工质的循环从低温热源中吸收热量，并向高温热源排放热量，是一种热力学效率最高的理想制冷循环。
（制冷系统能量转换图简化版）
假设单位质量的制冷剂向高温热源放出的热量为q1，从低温热源吸收的热量为q2，循环过程中消耗的净功为ω，那么我们就可以算出这个制冷系统的制冷系数ε：
（逆卡诺循环的制冷系数只取决于高温热源的温度T1和低温热源的温度T2，与制冷工质等性质无关）
但现实生活中可达不到以上所述的理想状态，所以人们将实际制冷循环的制冷系数ε’与理想的逆卡诺循环制冷系数ε做出比值，并称之为
不可逆循环的热力完善度η，即
（热力完善度的值越接近1，实际制冷循环就越接近理想的逆卡诺循环，即不可逆损失越小，制冷循环的经济性就越好）
目前几乎所有的制冷技术都是基于热力学原理而发展起来的。并且随着制冷需求的增加，制冷的方式也越来越多样，若细细道来，可要说上它个三天三夜了……
（知识点有点多诶……）
皇家般的享受-自然冷源
在科技远不及今日发达的古代，炎炎夏日，如何安眠？能工巧匠们便想到了用“冰窖”将冬天的冰块储藏至夏天的法子，冰块，即谓之自然冷源。早期冰窖只供皇家享用，而后随朝代发展而渐成规模。至清代，冰窖可分为三种：官冰窖专供皇家使用，府第窖供王爷们使用，商民冰窖则为寻常百姓提供了夏天吃冰的乐趣。
（没有本宫最爱的蟹粉酥，有冰也是好的~）
你们还记得大明湖畔的夏雨荷吗？那可是我国古代制冰业发展较早的地方。每年冬天，待大明湖水完全冻结，附近的村民们就会到大明湖去切取冰块，整齐的摆放在事先挖好的冰窖里，上下铺好草毡，盖上厚厚的黄土并封好入口，就可以静待夏天痛快吃冰啦~
走近新时代-人工制冷
到现在，天然冷源可远远不够了，不过好在我们可以自己动手丰衣足食。
目前最为常用的制冷方式是液体汽化制冷，如蒸汽压缩式制冷、蒸汽吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷等，这些方法都是利用液体气化时要吸收热量这一特点来实现制冷的。除此之外，还可以利用气体的节流效应和绝热膨胀制冷，还有热电制冷、磁制冷、涡流管制冷、热声制冷等。这里仅简要介绍其中的三种。
1.半导体制冷
半导体制冷又称热电制冷、温差电制冷，是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法，即在两种不同半导体组成的闭合线路中通以直流电流，就会使一接点发热而另一接点变冷的现象。
（空穴在P型半导体中的势能高于其在金属片中的势能，外电场作用下，当空穴从金属I流入P型电偶臂时需要吸收能量，即在结点a处产生吸热效应；同理，N型半导体处的结点d也可以观察到吸热效应 | 图片来源：百度文库）
在日常使用中，由于一对NP热电偶产生的制冷量很小，所以常用串联、并联及串并联的方法组成多级热电堆，从而达到想要的制冷效果。
2.磁制冷
磁制冷技术利用的是磁热效应，又称磁卡效应（Magneto-CaloricEffect，MCE）。固体磁性物质，在受磁场作用磁化时，系统的磁有序度加强（即磁熵减小），放出热量；反之，去磁时则磁熵增大，需要从外界吸收热量，就可以达到制冷的目的。
而一般的磁制冷就是在顺磁体绝热去磁过程中获得冷效应的，比如在16K以下的极低温区，可以采用稀土顺磁盐材料来实现制冷；而在20K以上的低温区则可利用金属Gd材料实现高温磁制冷。布朗就曾经用7T的磁场和Gd金属材料，按照埃里克森循环成功的从室温制取到了-30℃的低温。
3.激光制冷
我们都知道，物体中的原子总是在做无规则的热运动，并且原子的运动越剧烈，物体的温度越高，反之则温度越低。所以，当激光射出的大量光子进入物体内部时，由于激光粒子的数量相当多，物体内微粒变得拥挤，再加上光子在撞向原子后弹开会带走一部分能量，削弱了原子本身动能，使原子再也不能像之前一样做无规则的热运动，在外观表现上，也就是降低了物体的温度。
物体中原子的运动速度约10m/s，朱棣文曾采用三束相互垂直的激光，从各个方面对原子进行照射，使原子陷于光子海洋中，运动不断受到阻碍而减速。激光的这种作用被形象地称为“光学粘胶”。在试验中，被“粘”住的原子可以降到几乎接近绝对零度（-273.15℃）的低温。
（诺贝尔物理学奖级别的成果，果真不得了）
在应用上，激光制冷可以消除一级与二级多普勒频移，建立更好的频率基准。所以激光制冷技术在凝聚态物理、原子喷泉、原子钟以及生物学方面的细胞、线粒体和染色体等方面都有重要的研究和应用意义。
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