热力学第二定律与空调
2011-03-29 15:21阅读:
热力学是一门深奥的学科,尤其是热力学第二定律,以其抽象、难以理解而著称,但它确实是一个很有哲学意味的定律。它不仅表明了热量转换的定则,热机效率的限制,能量质量概念的引入,以及由此而引出的熵的概念,也指明了宇宙、世界变化的方向,也就是时间的方向。广大学子在上大学时往往对热力学望而却步,因为其太深奥难懂,不是一遍两遍就能真正把握的。
我不想扯太多理论性的东西,那对于科普没有一点益处。我从热力学第二定律最简单的叙述入手结合日常生活中的实例,尽量解读这个深奥的定律,希望能有所帮助。
“热不能自动从低温物体传至高温物体。”这句话看似是句大实话,在有些人眼里看上去就是废话。因为在我们的生活经验中,热量当然是从高温物体传至低温物体的。但对于热能不能从低温物体传至高温物体来讲,有的人可能很少考虑,有的人或许知道一些,但对它思考的很少。我想从最简单、最日常的空调入手,谈谈对热力学第二定律的一点理解。
以夏季空调制冷为例:夏季,一般来讲房间内温度比室外温度低,但也低不了几度,尤其是在最热的时候,往往在30度以上,当然室外温度可能达到35度以上。因此我们自然而然的想起来如何能使房间的温度降下来,这就要用到空调。空调实际就是空气调节器的简称,当然它不仅调节空气的温度,还调节空气的湿度。我附一张从网上下载的空调工作原理示意图:(图暂时传不上去,以后补上)
图中所示这个空调属于压缩式的,当然还有吸收式的,如溴化锂吸收式,这里暂且不表。其中起重要作用的
是制冷剂工质,因为它在整个循环中的相态变化,实现了热量从低温处向高温处的转移。当然这里面不得不付出的代价就是空调里电功的输入。这个过程正好印证了热量不能自动从低温向高温传递的原理。
有人说你这样违不违背热力学第一定律呀,尤其是1千瓦的电功能得到3千瓦的制冷量,这多出来的2千瓦从哪里来的?其实这多出来的2千瓦正是由于工质的相变实现了将室内的2千瓦热量转移到室外的。
一般空调的能效比是3,能效比是衡量空调制冷或者(制热)能力的重要指标,能效比越高,空调的效果越好,空调越节能。空调的制冷能力经常用到匹这个单位,一般情况下制冷量2200-2600w都称为一匹(适用面积12-18平米,3200-3600w为1.5匹(适用面积15-24平米)(4500-5500w为2匹(适用面积21-31㎡)。