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1、热力学基本定律(空气能热水器工作原理与热力学定律的关系!)理解热力学第肯定律和其次定律,有助于我们学习把握制冷原理。热力学第肯定律和热力学其次定律是热力学的基本定律。它是制冷技术和热工技术的理论基础,说明 白功和能之间相互转换的关系和条件。飞机和火车的运行都是以热机(喷气发动机内燃机)作为动力的。热机的作用是把燃料所产生的热能 转化为机械功。制冷机的作用是借用消耗肯定量的机械能,而获得肯定的冷量。对热机,我们盼望消耗尽 量少的热能而猎取尽可能多的机械功:而对制冷机,那么盼望消耗尽量少的机械能而获得尽可能多的制冷量。 为此,我们需要争论热能和机械能相互转换时的条件及其规律。这就是下面要争论的热力
2、学第肯定律和热 力学其次定律。热力学第肯定律热力学第肯定律,即能量守恒与转换定律在热力学中的应用。能量守恒与转换定律是自然界的基本规 律之一,它可以概述为:在自然界中一切物质都具有能量,能量既不能被毁灭,也不能被制造,但可以从 一种形态转变为另一种形态,且在能量转化的过程中,能的总量保持不变。将这肯定律应用到涉及热现象 的能量转换过程中,即是热力学第肯定律,它可以表述为:热可以转变为功,功也可以转变成热:肯定量 的热消逝时,必定伴随产生相应量的功:消耗肯定的功时,必定产牛.与之对应量的热。或者说:热能可以 转变为机械能,机械能可以转变为热能,在它们的传递和转换过程中,总量保持不变。当物体从外界
3、汲取热量Q时,物体的内能应增加,增加的数值等于Q:当物体对外作功W时,物体的 内能应削减,削减的数值等于W。假如物体从外界汲取热量Q,同时又对外作功W,那么物体内能的增加量 应为E=Q-W,通常写;/yQ=ZE+W式中:Q-物体从外界汲取的热量,单位为J; E-物体内能的增加量,单位为J:W物体对外作的功,单位为J。上式说明:物体从物界汲取的热量,一局部使物体的内能增加,另一局部用于物体对外作功。历史上,在资本主义进展初期有人曾幻想制造种可以不消耗能量而连续做功的机器。称“第类永动机二 由于它违反热力学第肯定律,就注定了其失败的命运。 因此热力学第肯定律也可以表述 为:第一类永动机是不存在的。
4、热力学其次定律人们在长期的实践阅历中觉察,自然界中多数的现象都有吸热或放热效应,都涉及到热能与其他形式 能量的转化,都存在热现象的方向性问题。例如,热量的传递,热功的互变,化学的反响,燃烧的现象, 气体的集中,混合,分别,溶解,结晶,辐射,生物化学,生命现象,信息理论,低温物理,气象以及其 他很多问题,都需应用热力学其次定律的原理来推断其过程进行的方向,条件和深度。因而,针对各类详 细问题。或是从不同的角度,热力学其次定律的表达方式各有不同,但其本质是统一的,等效的。热力学 其次定律的两种最基本的表述形式:克劳修斯表述法和开尔文表述法。1:克劳修斯表述法:人们很早就觉察两个温度不同的物体相接触
5、时热量总是从高温的传向低温的,而不行能自发地反向进 行。后来经过科学家反复搜寻和思索,最终熟悉到热是一种能量,传热是能量转移的一种方式。在此勉悉 的基础上,克劳修斯在1850年最终对热力学其次定律作首次筒明扼要地论述:热不能H发地,不付出 代价地,从低温物体传至高温物体,犹如低水位不能自动向高处流淌,必需通过水泵做功才能把低水位水 送往高处一样,。这就是热力学其次定律的克劳修斯表述法。2:开尔文表述法:蒸汽机消失以后,在生产实践的基础匕人们在提高蒸汽机热效率的争论中,渐渐熟悉到要使热能连 续地转化为机械能,必需存在温度差,这是基本的条件,所以至少要有两个以上温度不同的热源,即高温 热源和低温热
6、源。只有一个热源的热动力装置是无法工作的。同时人们还熟悉到,热能转化成机械能是有 限度的,高温热源所供应的热量,无论如何不行能全部转化为机械能,其中不行避开地要有局部推给低 温热源。基于这些思想,在1851年,开尔文提出了热力学其次定律的另一种表述法:不行能从单一热源 取得热量使之完全转化为机械功而不引起其他变化。各种形式的能很简单转换成热能,但热能却不能无条件地全部转换为功,因此热能转化胜利时必定伴随假设 热量的损失,既热功转化毕定存在着能量的损失,通常人们把从单一热源取热并使之完全转变为功的机器 称为其次类永动机。它虽然不违反热力学笫肯定律,转变过程能量是守恒的,但却违反了热力学其次定律。
7、假如能从单一热源取热使之完全转变为功而不引起其他变化,那么人类就可以制造这样一种机器,以大气, 海洋等作为单一热源,机得从中吸热对外做功,由于环境中能量是无穷无尽的,因而这样的机曙就可以永 久工作下去,明显这是不行能的。因此, 热力学其次定律又可表述为:其次类永动机 是不行能制造胜利的。我们可以认为:1:克劳修斯和开尔文对热力学其次定律的不同描述,是学术界公认的热力学其次定律的两种最基本的表述 方法。热力学第肯定律和热力学其次定律,都是依据很屡次的实践才得出的阅历定律,它具有广泛的适用 性和高度的牢靠性。但是热能的本质,热现象所以有方向性的缘由,都不是宏观方法所能解释的,只有在 统计力学中,用微观的以及统计的方法才能予以说明。和热力学第肯定律一样,热力学其次定律是人类在 生产和生活实践中总结并证明白它是自然界的基本定律之一,主要说明白热和功之间相互转换的条件。热 力学其次定律的表述就有多种,但反映的是同自然规律,因此各种表述具有等效性,违反了一种表述, 必定导致违反此外的表述。2:热量不行能自发地,不花任何代价地从低温物体传向高温物体。犹如低水位不能自动向高处流淌,必需 通过水泵做功才能把低水位水送往高处一样,只有通过制冷机消耗肯定的机械能将低温物体的热量转移到 外界高温环境中,从而实现连续制热的目的。3:热泵热水器原理就是遵从了热力学其次定律。