制冷劑通常以幾種形態存在：液態、氣態和氣液混合物。在這幾種狀態互相轉化中，會造成熱量的吸收和散發，從而引起外界環境溫度的變化。在從氣態向液態轉化的過程，稱為液化，會放出熱量；反之，從液態向氣態轉化的過程，叫做汽化（包括蒸發和沸騰）要從外界吸收熱量。
首先，低壓的氣態制冷劑被吸入壓縮機，被壓縮成高溫高壓的氣體；而後，氣態制冷劑流到室外的冷凝器，在向室外散熱過程中，逐漸冷凝成高壓液體；接著，通過節流裝置降壓（同時也降溫）又變成低溫低壓的氣液混合物。此時，氣液混合的制冷劑就可以發揮空調制冷的“威力”了：它進入室內的蒸發器，通過吸收室內空氣中的熱量而不斷汽化，這樣，房間的溫度降低了，它也又變成了低壓氣體，重新進入了壓縮機。如此循環往復，空調就可以連續不斷的運轉工作了。
制冷劑真是神奇！它是怎樣在高溫下冷凝向外界散發熱量又在低溫下蒸發從外界吸收熱量呢？這與制冷劑本身的性質有關，大家知道，在山頂上煮雞蛋很難煮熟，而用高壓鍋做飯時，魚和肉等食品很快就能做熟，這是因為隨著壓力的升高，水的飽和溫度（通常叫做沸點）也升高。所以，在大氣壓低於標準大氣壓的情況下，水的沸點低於100oC，反之則高於100oC。同理，高溫高壓氣態制冷劑從壓縮機出來時飽和溫度要高於室外氣溫。通過不斷散熱並開始液化後，其溫度依然很高，甚至在其完全變成液態後，仍繼續向室外空氣散熱；而在室內，情況則相反，由於經過節流裝置，制冷劑的壓力和溫度都降低很多，它的飽和溫度也比室內氣溫低，這才能夠連續不斷的從室內空氣中吸收熱量。
原來，空調器並沒有違反熱力學第二定律。它是通過消耗機械能改變制冷劑的狀態，才將熱量從溫度低的物體傳給溫度高的環境的。
剛才我們詳細分析了家用空調器制冷循環的工作原理，那麽如果是在寒冷的冬天，我們需要用空調來給房間加熱時，空調的作用同樣是將從室外的低溫環境中吸收的熱量釋放到房間空氣中，維持室內的溫度。大家想壹想，空調器的四個主要部件該怎麽布置，制冷劑又怎樣在系統中循環呢？
空調實際上是“空氣調節”的簡稱，是指把經過處理的空氣，以壹定的方式送入室內，使室內的溫度、濕度和噪聲等都控制在需要範圍內。它不僅為人們生活和停留的場所提供了舒適的溫度條件，隨著工業發展和科學技術的進步，其技術已經在國民經濟的各個領域（如國防、交通、化工、機械制造、航空、儀表、電子、醫藥、食品工業、農業等）得到了極大的應用和普及，成為促進生產發展，提高工藝水平及完善科學研究的重要條件。