Обычный холодильник по своей идее прост, как грабли. Принцип его действия - в испарении летучих веществ - фреонов или других аналогов. В бытовых холодильниках эта же смесь служит рабочим телом, то есть, теплоносителем.
В морозильной камере (испарителе) холодильника рабочая смесь расширяется и испаряется. Этот процесс сопровождается интенсивным охлаждением, при этом тепловая энергия отбирается из внутреннего объема холодильника - ведь там находятся воздух и продукты, которые и охлаждаются.
Пары рабочей смеси поступают в конденсатор (второй теплообменник), находящийся ВНЕ объема холодильника. Они отдают тепло в окружающую среду и превращаются в жидкость.
Компрессор холодильника работает насосом рабочего тела и, одновременно, сжимает пары до сжижения. После чего жидкий хладагент поступает в испаритель и процесс повторяется.
В больших промышленных холодильниках обычно используется холодильная установка, которая работает по такому же принципу, но охлаждает не саму камеру, а промежуточный теплоноситель, в качестве которого могут использоваться нетоксичные низкозамерзающие растворы - например, солевой.
Есть более экзотические схемы - например, полупроводниковые термоэлементы, работающие на обратимом эффекте Пельтье.
Незатейливые по устройству, дешевые, но капризные и сравнительно малоэффективные холодильники - абсорбционные. Они имеют нагревательный элемент вместо компрессора, но принцип их действия во многом загадочен. Довольно туманное объяснение их работы заключается в обратимости процессов теплообмена.