Kältemittel in einer Kfz-Klimaanlage sind flüchtige, flüssige oder gasförmige Substanzen, denn ihr Siedepunkt liegt bei atmosphärischem Druck unter minus 26 Grad Celsius (z. B. R134a). Es verdampft also bei üblichen Umwelttemperaturen und -drücken sofort und entzieht beim Phasenübergang flüssig ⇒ gasförmig der Umgebung Wärme (die sogenannte Verdunstungskälte). Bei der Verdichtung des gasförmigen Kältemittels mittels eines Kompressors gibt es die Wärme wieder ab und wechselt wieder in den flüssigen Aggregatzustand. In einem geschlossenen Kältemittelkreislauf kann so kontinuierlich Wärme transportiert werden. Idealerweise sollte daher ein Kältemittel einen niedrigen Siedepunkt, einen niedrigen Verflüssigungsdruck und eine hohe kritische Temperatur (bei der es noch zu verflüssigen ist) besitzen. Diese Eigenschaften haben etliche Gase, doch zusätzlich müssen noch weitere Kriterien bei der Kältemittelauswahl berücksichtigt werden.
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