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制冷技術的發展

2019-05-23

在當代社會,制冷技術已經幾乎滲透到各個生産技術、科學研究領域,并在改善人類的生活質量方面發揮着巨大作用。生活中,制冷廣泛用于食品冷加工、冷貯藏、冷藏運輸,适性空氣調節,體育運動中制造人工冰場等;工業生産中,為生産環境提供必要的恒溫恒濕環境,對材料進行低溫處理,利用低溫進行零件間的過盈配合等;農牧業中,對農作物的種子進行低溫處理等;建築工程中,利用制冷實現凍土開采土方;現代醫學也離不開制冷,深低溫冷凍骨髓和外周血幹細胞、手術中的低溫麻醉等;制冷技術還在尖端科學領域如微電子技術、新型材料、宇宙開發、生物技術的研究和開發中起着舉足輕重的作用。可以說,現代技術進步是伴随着制冷技術發展起來的。  技術是在人類曆史過程中發展着的勞動技能、技巧、經驗和知識,它包括人類技術活動中的硬件和軟件,是人類改造自然和創造人工自然的方法、手段的活動的總和。理論上技術屬于社會物質财富和創造物質财富的實踐領域,是勞動技能,生産經驗和科學知識的物化形态。工具的使用使人與自然關系發生了本質的變化,它們決定了人類的生産結構和發展方式。技術是構成社會生産力的重要部分,技術進步帶動了人類的發展,進入工業時代以來,科學技術創造了高度發達的物質文明。新科技革命的興起,使生産工具由電氣化發展到自動化、智能化,極大擴展了勞動對象的範圍,大大提高了勞動者的文化技術水平。技術進步給人類的生産和生活提供了極大的便利,深刻地改變着人類的面貌和人們的生活方式。作為現代人,生活在四季如春的空間内,寒食暑味,已經不再是夢想,發達的通訊等,使得距離不再是溝通的障礙,在這種情況下,地球就成為了一個“雞犬之聲相聞”的地球村。這就是科學技術滲入人類生活的體現。其中,制冷技術的發展對人類的影響尤為重要。 制冷技術與其負作用 科技與人類   在人與自然和社會的矛盾中,人是處于主導地位的,人受制于自然和社會,同時又給自然和社會以影響。人類對自然的影響也基本上表現為兩個方面:一方面是對自然施加積極的建設性影響,合理利用自然條件,并創造新的更适合人類生活的人工自然或人工生态系統;另一方面,技術也對自然産生消極的破壞性影響,使原有的“自然平衡”失調。人類社會的生存和發展是構建在自然系統對人類活動的支撐和限制基礎上的。技術活動的主體是人,客體是自然和社會,技術有明确的實用目的,它是人類進行生産活動、文化活動及社會活動的中介,而作為中介的技術活動必然導緻“正反”雙重後果。早在兩個世紀前,先哲恩格斯就曾經這樣告誡我們“我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利,自然界都報複了我們。每一次勝利,在第一步都确實取得了我們預期的結果,但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎預料的影響,常常把第一個結果又取消了。”随着工業化、城市化和現代化過程的推進,人類活動對生态環境的改變和破壞也日益加深,最終導緻了全球性生态環境的惡化。20世紀是技術飛速發展的時代,但是20世紀的技術革命并沒有解決馬克思恩格斯指出的社會矛盾,而且還形成了若幹突出的新的社會矛盾和諸如人口、生态環境、資源能源、貧富懸殊等社會問題。 制冷技術的進步與危害  給人類的生産和生活帶來了極大便利的制冷技術也是如此,它在造福人類的同時,也給人類賴以生存的自然環境帶來了深重的災難。從曆史來看,制冷技術發展的第一階段(從1830年到1930年):主要采取NH3、HCS、CO2、空氣等作為制冷劑,這些制冷劑有的有毒,有的可燃,有的效率很低,使用了一百年之久,當出現了CFCS和HCFCS制冷劑(即氟裡昂)後,出于安全性的考慮,當機立斷,實現了重大的第一次轉軌,進入了制冷技術發展的第二階段(從1930年到1990年),主要采用氟裡昂作為制冷劑。使用了60年後,發現這些制冷劑破壞臭氧層。衆所周知,地球的大氣層的“臭氧層”就像一個過濾器,一把保護傘,将太陽輻射中的有害部分阻擋在大氣層之外,實際上可以說,臭氧層形成之後,才有了生命在地球上的生存、延續和發展,臭氧層是地表生物系統的“保護傘”。但近年來,臭氧層的破壞不斷加劇。據世界氣象組織最新的調查,南極上空“臭氧空洞”已達到2100萬平方公裡,比兩個中國的面積還大。赤道一些地區上空的臭氧損耗已達20%以上。去年夏季歐洲北部的部分地區甚至出現臭氧減少40%的情況。被稱為是世界上“第三極”的青藏高原上空的臭氧近年來正在以每 10 年 2.7%的速度減少,已經成為大氣層中的第三個臭氧空洞。臭氧層中臭氧含量的減少,相當于在地球上空開了天窗,讓大量的紫外線毫無阻擋地照射到地表。其結果是,将嚴重損害動植物的基本結構,降低生物生産量,導緻氣候和生态環境發生異變,尤其是對人體健康造成重大損害。如果臭氧層一旦消失,地球上的生态環境将返回至4.5億年前的生态環境,包括人類在内的千萬種陸地生物将面臨滅絕,有人甚至認為,當臭氧層中的臭氧量減少到正常量的1/5時,将是地球生物死亡的臨界點。造成臭氧空洞的原因是什麼呢?科學研究表明人類活動排入大氣中的一些溴氯氟烷烴等化學物質進入臭氧層與臭氧發生化學反應,導緻了臭氧的損耗,這與制冷技術的發展有着直接的關系。從本世紀30年代起,一系列的這些适應不同工作溫度範圍的氟裡昂制冷劑幾乎已風靡制冷領域,大大促進了制冷和空調技術的發展。據估算,一個氯原子可以破壞104~105個臭氧分子.而溴原子對它的破壞能力是氯原子的30~60倍。而且,氯原子和溴原子還存在協同作用即二者同時存在時,破壞臭氧的能力要大于二者的簡單相加。也就是說廣泛用于冰箱和空調制冷的氟裡昂是造成“臭氧空洞”的罪魁禍首。制冷技術在這一階段的發展,正說明了科技在增強人的能力的同時,也會改變人性和破壞人的生存環境。制冷技術與冶煉、化工等技術一樣,同時扮演着造福人類與摧毀人類環境的雙重角色。 科技發展的負作用   當代的技術革命,正在形成新型的生産力、形成新型的生産方式、形成新型的市場交換方式、形成新的産業結構和就業機構、形成新的财産占有方式和分層結構、形成新型的權力和組織管理結構,技術正面效應和負面效應是客觀必然的。人類有了其他一切生物所不曾具有的思維、精神和語言,人類運用自己的聰明和才智創造了豐富物質文明,人類也必須對技術的負面作用做出回應。美國的後現代主義學者霍蘭德指出:“現代夢想繞了一個奇怪的圓圈。在這個圓圈中,現代科學進步本打算解放自身,結果卻危險地失去了它的地球之根,人類社會之根,以及它的傳統之根,并且,更重要的是,失去了它的宗教神秘性之根。它的能量從創造轉向了破壞。進步的神話引出了意想不到的不良後果。”雖然科技的發展對解決“全球問題”和當代人類發展的困境是必不可少的,作用是巨大的,但我們也應該看到科學技術發展所産生的副作用,以及科學技術在解決“全球問題”上可能存在的限度。 制冷技術負作用的控制

徹底消除科技的負面作用是不可能的,我們唯一能做的是在科學技術活動盡量規避和抑制其負作用。臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。當科學家研究令人信服地揭示出制冷技術中廣泛引用的氟裡昂已經造成臭氧層嚴重損耗的時候,“補天”行動非常迅速。1985年,也就是Monlina和Rowland提出原子臭氧層損耗機制後11年,即南極臭氧洞發現的當年,由聯合國環境署發起,通過了保護臭氧層的維也納公約,首次在全球建立了共同控制臭氧層破壞的一系列原則方針;1987年,大氣臭氧層保護的重要曆史性文件《蒙特利爾議定書》通過。在該議定書中,規定了保護臭氧層的受控物質種類和淘汰時間表。要求到2000年全球的氟利昂消減一半,并制定了針對氟利昂類物質生産、消耗、進口及出口等的控制措施。由于進一步的科學研究顯示大氣臭氧層損耗的狀況更加嚴峻,1990年通過《蒙特利爾議定書》倫敦修正案。1992年通過了哥本哈根修正案,其中受控物質的種類再次擴充。完全淘汰的日程也一次次提前。我國也将在2010年淘汰氟裡昂F11。但是,即使如此努力地彌補我們上空的“臭氧洞”,由于臭氧層損耗物質從大氣中除去十分困難,預計采用哥本哈根修正案,也要在2050年左右平流層氯原子濃度才能下降到臨界水平以下。到那時,我們上空的“臭氧洞”可望開始恢複。從這裡我們可以清楚地看出技術是一把雙刃劍。人類漸漸認識到,技術的價值标準不僅在于是否實用和帶來何種經濟效益,還在于其負面作用的大小。但是,是不是因為技術進步的負面作用,人類就必須否定技術進步,而退化為原始的、古老的生産和生活呢?我們是不是就應該回到《詩經》:幽風《七月》中描述的“……二之曰鑿冰沖沖,三之曰納于陰淩……”那種貯藏食品的年代呢?這種消極避世的觀點顯然不符合人類探知的本性和發展的規律。事實上當制冷技術發展的第二階段用的工質被列入淘汰時間表後,制冷技術進入了發展的第三階段(從1990年至今),進入以HFCS制冷劑為主的時期,并正在加緊進行綠色環保、高效節能、減少排放的新一代替代工質的開發與實用化進程的研究。人類不僅應該能借助技術手段去利用自然、支配自然、改造和控制自然,同時還應該通過技術活動去順應自然、與自然協調、減少或避免對自然界的破壞。
總結
人類利用技術手段對自然的利用和改造,必然改變自然界原有的平衡,問題是人類應該正确認識其活動對自然的正反兩方面的影響,提供适應自然規律的、有科學預見的、可調控的人類行為,使其所産生的後果,有利于人與自然關系的協調,使自然界更好地造福人類。馬克思主義相信技術的力量,相信人類依靠科技能夠戰勝各種困難,擺脫困境。人類謀求發展的能力是無窮的。然而,科技的力量的發揮和發展是要在一定的生産方式中進行的,它要受到經濟制度、社會制度的影響和約束。所以,當代科技發展必須遵循馬克思所說的統一的“人的科學”的宗旨,才能真正克服技術發展的負面效應,也隻有這樣才能充分發揮科技發展的正面效應。制冷技術的發展和臭氧層保護就是近代史上技術進步和全球合作的一個十分典型的範例,其技術進步和控制技術進步後果的合作機制也将成為人類的财富,并将為解決其它重大問題提供寶貴的借鑒經驗。