主题:空调制热的效率 -- 大问号
好问题总是带来有启发性的答案,花一个。
就像你存到银行里的钱,再取出来,钱还是那点钱,但却不是原来的钱。毕竟银行的钱是在不停流转的。就像打下去的冷或者热是在不断热交换的。
使用大地作为热源,实际上是把夏天积攒的太阳能留到冬天使用,或者反过来。
理论上如果为太阳能热水器建一个足够大的绝热大水箱应该也可以发挥类似的作用,这样在冬天可以把白天的太阳能不光用来洗澡,还可以留到晚上加热房间使用。
说说势能和热势能的异同。
在地面上,用电动机把50千克的大石头提升20米的高度,和把20千克的小石头提升到50米的高度,所做的功是一样的。如果我们再用一台发电机,我们又可以把两块石头所获得的势能变成动能再转换回电能。如果发电机足够灵敏,内阻足够低,两块石头最后能转换会的电能是差不多的。至少在理论两种情况应该是一致的。
而且这个实验不管在海平面,珠穆朗玛峰,马里亚纳海沟做,结果都不会有太大的偏差。
但对于热能来说,结果就完全不同了。
我们把50克的水加热使其温升20度,或者把20克的水加热使其温升50度。外界所提供的热能(或者电能)是一致的。(到目前为止,和势能的实验差不多)。但如果接下来使用热机让热水做功再发电,你最后得到的电能会大相径庭。这不是因为热机制造工艺给出的限制,而是热力学本身给出的限制。
另外还要指出的是,如果再变更一下实验条件,
1.50克的一杯水起始温度是25度,加热20度到达45度,
2.50克的一杯水起始温度是55度,加热20度到达75度
这两种条件下,利用热机发电,使水回到初始温度,最终能得到的电能也是不一致的。
如果能够根据这些初始条件进行计算,得出正确的理论极限,才能说搞清楚了。我本人也只是马马虎虎定个性,定量也不行。
对于你所说的,我完全赞同。也就是说,热机的效率不仅取决于本身的损耗,也受到两个热源温度的影响,这是热力学定律决定的。而这个关系diamond河友已经说得比较清楚了。
另外需要商榷的是,一个物体从55度降到35度,和从75度降到55度,完全可以产生相同的机械能,亦即百分之百的把热势能转化为其他形式的能。当然这时不能使用热机,因为热机的效率是有限的,我们可以简单的考虑理想气体的绝热膨胀。当气体膨胀时,理想气体对外做功。由于不存在另一个热源,也就没有热量转移。所以气体温度降低所释放的热能完全转化为对外做功,理想情况下可以完全转化为机械能。
所以说,热势能和机械势能之间的区别并不是那么容易说清楚的。不过有点是可以确定的,经过跟大家的讨论,我对这个概念是越来越清楚了。
补充说明一下我的理解。
热势能和机械势能都是指一个物体在一个场中具有的能量。机械势能对应的是力场,而热势能对应的温度这个场(这里用场来形容并不准确,因为物体与温度没有相互作用,但是为了便于理解,就对应力场的概念引入了温度场这个说法)。机械势能可以用两个值来衡量,物体在场中的受力和物体距离零势能面的距离,这两个值是向量且可能是变量,所以需要路径积分求解。热势能也可以用两个值来衡量,物体本身的热容和物体的绝对温标(绝对零度也是一个特殊的零势能面),这两个值都是标量且一旦确定不会再变,所以一个物体的热势能可以用热容乘以绝对温标来表示。
老房子用锅炉烧水+暖气,新房子直接加热空气
由于页岩气的发展,天然气价格急剧下降,很多原来烧油的暖气改造成烧气。
谈到暖气烧油烧气有些波折--曾经有段时间天然气贵,很多老房子将烧气改成烧油,后来油贵了,又改回烧气。
这里有一个图解释美国能源资源在发电运输取暖上的分配:
美国目前还有用木柴来进行取暖(至少部分),我就用木柴取暖。
如果买,价钱如何?店家送货还是自己运?如果自己砍,是否要交些费用?基本是哪几种木柴?等等。。。。。。
我的后院有10英亩的林地。
我用富兰克林火炉取暖,木柴是橡木,枫木和桦木,木柴长度不能超过14英寸,每年秋季从店家买来2-3个cord,送货上门,600美刀左右,价格年年上涨。
晚上点火,可以保持整个房子一夜暖和。
商家这样送货上门:
把木柴堆起来就要靠自己了:
自己锯树后,要风干一年后劈柴,劈柴要有专用劈柴机,我有一个电动液压劈柴机:
烧炉子,然后用个鼓风机把热空气送到空气管道里,空气管道把热空气送到屋子各处吹出来。相当于小型中央空调,这么干效率没有烧锅炉高,但优点是夏天空调制冷和冬季取暖可以共用空气管道,就不用再建暖气的热水管了。