ก่อนที่เราจะเข้าใจหลักการของการทำความเย็น ควรเข้าใจความร้อนและความเย็นเบื้องต้นก่อน ความร้อนและความเย็นเป็นแค่ความรู้สึกแต่เป็นพลังงานรูปหนึ่ง ยังไม่สามารถวัดค่าได้ในทางวิศวกรรม เราจึงกำหนดให้มีมาตรวัดอุณหภูมิขึ้นเพื่อเราจะได้อ้างอิงและเปรียบเทียบกันได้ว่าอะไรอุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าหรือมีพลังงานมากกว่าน้อยกว่า เคยคิดไหมว่า อุณหภูมิหน้าร้อนเมืองไทย 40 องศาเซลเซียส ถ้ามนุษย์ต่างดาวมากรุงเทพในหน้าร้อน เขาอาจจะบอกว่า หนาวมาก เพราะบ้านเขาอาจจะมีอุณหภูมิที่อาศัยปกติ 80 องศาเซลเซียส แล้วแบบนี้เราจะอ้างอิงว่าร้อนกับเย็นได้อย่างไรคมาตราวัดที่เราได้ยินบ่อยคือ องศาเซลเซียส C ซึ่งค่าที่เราวัดได้จะทำให้เรารู้ว่าอันไหนอุณหภูมิเท่าไหร่ สูงหรือต่ำกว่ากันในการอ้างอิง
ความร้อนและความเย็นเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนแปลงไปมาได้ตามกฎข้อที่ 1 First Low of Thermodynamics ของ เทอร์โมไดนามิคส์ที่ว่าพลังงานไม่มีทางสูญหาย แต่เกิดการเปลี่ยนรูปไป เรียกกฎนี้ว่า Conservation of Energy ซึ่งอุณหภูมิจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความดันกล่าวคือ ความดันสูง อุณหภูมิก็จะสูงตามไปด้วย ความดันต่ำ อุณหภูมิก็จะต่ำตามไปด้วย เหมือนกับเราใช้หม้อแรงดันที่เราใช้ตามบ้านต้มอาหารจะสุกเร็วเพราะจุดเดือดจะสูงขึ้นตามความดันที่เพิ่มขึ้น
กฎธรรมชาติของพลังงานจะไหลจากพลังงานสูงไปพลังงานต่ำ เช่นกัน การไหลของอุณหภูมิจะไหลจากอุณหภูมิสูงไปหาอุณหภูมิต่ำหรือความดันสูงไปหาความดันต่ำเท่านั้น สมมุติ เราอยากได้ห้องเย็น -5 C เราจะต้องหาสารอะไรที่ต่ำกว่า -5 C เพื่อมาดึงความร้อนออกจากห้องเย็น อันนี้เราเรียกว่าการถ่ายเทความร้อน Heat Transfer ซึ่งหลักการทางวิศวกรรมจะกำหนดไว้ว่า การถ่ายเทความความร้อนจะเกิดจากอุณหภูมิสูงไปหาอุณหภูมิต่ำเท่านั้น ซึ่งจะไปตรงกับกฎเทอร์โมไดนามิคส์ Thermodynamic
จากรูปเป็นตัวอย่างการถ่ายเทความร้อนแบบการนำความร้อนของวัสดุหนึ่ง จากอุณหภูมิที่ T0 จะมีอุณหภูมิสูง และความร้อนค่อยๆแผ่ออกมา ทำให้อุณหภูมิค่อยๆลดลงเรื่อยๆจนมาถึง Ta ที่อุณหภูมิต่ำสุด เราเรียกสิ่งที่เกิดขึ้นนี้ว่า Temperature Profile ลักษณะการถ่ายเทความร้อนที่แตกต่างกัน Temperature Profile ก็แตกต่างกัน เช่นการพาความร้อนในน้ำยาทำความเย็นที่ไหลในท่อทองแดงในคอยล์เย็น ก่อนที่เราจะศึกษาระบบเครื่องทำความเย็น เราต้องเข้าใจกฎธรรมชาติที่อยู่รอบตัวเราเพื่อทำให้เราเข้าใจและสามารถเรียนรู้เทคโนโลยีใหม่ๆ ซึ่งสุดท้ายเราสามารถพัฒนาต่อยอดเป็นเทคโนโลยีของเราเองได้
