热力学第二定律与空调制冷
热力学第二定律指出，闭合系统中总能量守恒，但随着能量转换过程中的可用性（熵）增加。空调系统利用这一原理，将室外高温低湿度的气体通过压缩和蒸发过程转化为室内低温高湿度，使得整体系统熵值减少，从而实现了从一个不利状态向另一个更有利状态的转变。
空调制冷循环
空调设备工作于一种循环中，包括压缩、扩散、凝结和再膨胀四个阶段。首先，经过风机吹入房间的是室内温度较低、高湿度的水蒸气，这是由于人体排出的汗液蒸发后在大气中形成的一种自然现象。在这些水蒸气流经过扩散器时，它们被吸收并带入压缩机。
压缩机作用
在压缩机内部，由于机械功输入，水蒸气发生加热和膨胀，从而其温度升高至接近其沸点。当这团更加密实且高温的水汽被送往冷却器时，它会因为受限空间所致迅速降解成液态，即凝结为露珠或冰晶。这一过程消耗了大量能量，因为它涉及到了从较高到较低的潜热变化。
冷却器作用
冷却器通常使用的是一种无色透明介质，如氟里昂等，在这个过程中，它充当了一种媒介，其本身也参与了能量交换。由于该介质具有极好的绝缘性能，可以有效地传递出大量热量，而自身几乎不会改变温度，因此可以保持整个循环体系内环境稳定的条件下进行操作。
蒸发器作用
接着，这些已完成凝结后的冰块或露珠需要重新进入蒸发阶段才能继续上述循环。此时它们被放置在一定程度上的下行通道——即称作“供暖”区，该区域通过给予足够的小型加热使得这些小颗粒逐渐熔化成为新的水汽，并再次开始上升流动，以便重复之前描述过的一系列操作直至达到最初设定的目标——即将干燥、凉爽、新鲜的大气推送回家居各个角落，为居民提供舒适居住环境。
控制系统与节能技术
为了确保空调能够最大程度地提高效率并节省能源消费，一些现代设计会配备智能控制系统，这些控制系统能够根据房间实际需要自动调整运行参数，比如开关电源、调整风速、改变设置温度等。同时，还有一些节能技术例如采用逆变电源或者应用更先进材料来制造更薄壁管线都有助于提升整体运行效率以减少能源浪费，同时降低成本并促进绿色发展。
