热机

✍ dations ◷ 2025-04-25 04:57:38 #热机
热机,或称热引擎(英语:heat engine),是能够将热源提供的一部分热量转化成为对外输出的机械能之机器。热机对外输出的机械能称为“输出功”。热机的工作模式一般可以简化为热力学循环的模型,热机的种类也按背后不同的热学模型命名,比如卡诺热机、迪塞尔热机等等。此外,按照热源或工作特性,也各自有约定成俗的名称,如柴油机、汽油机、蒸汽机等等。热机可以是开放系统,也可以是封闭系统。热源可以是使用煤的蒸汽炉,汽车发动机的燃烧室,也可以是太阳能的蒸汽炉,地热和核反应堆。热机分为内燃机和外燃机两种。在工程学和热力学中,热机被简化为一个由高温热源TH,工作系统和低温热源TC(可以看作多余能量的排放处)构成的循环。热量由高温热源传递到工作系统中,一部分通过做功转化为机械能,另一部分传到低温热源。在热源和工作系统之间用来进行能量传递和转化的媒介叫做工作物质。人们一方面利用已经有的热能,或者燃烧燃料来创造热能给热力发动机,而另一方面却在浪费很多的热能,比如很多电厂不得不利用大量的水来冷却。法国工程师尼古拉·卡诺在1824年的研究推出了卡诺定理。这个定理表示即使是一个理想热机,它利用热能转化成机械能的效率也低于100%。这个公式是:效率 = 有用功/注入系统中的能量 η = | W | | Q h o t | {displaystyle eta ={frac {|W|}{|Q_{hot}|}}}对一个卡诺热机来说,这个公式变为:η = | Q h o t | − | Q c o l d | | Q h o t | {displaystyle eta ={frac {|Q_{hot}|-|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}}在这里, Q h o t {displaystyle Q_{hot}} 是高温热源给工作系统的热量, Q c o l d {displaystyle Q_{cold}} 是低温热源给工作系统的热量(是负值)。 熵变化量 δ S = δ S h o t + δ S c o l d = | Q h o t | T h o t − | Q c o l d | T c o l d {displaystyle delta S=delta S_{hot}+delta S_{cold}={frac {|Q_{hot}|}{T_{hot}}}-{frac {|Q_{cold}|}{T_{cold}}}}卡诺热机中之 p − V {displaystyle p-V} 图上之点,最后会回到原来的点,所以代入熵变化量式子 | Q h o t | T h o t = | Q c o l d | T c o l d {displaystyle {frac {|Q_{hot}|}{T_{hot}}}={frac {|Q_{cold}|}{T_{cold}}}} η C = | Q h o t | − | Q c o l d | | Q h o t | = 1 − | Q c o l d | | Q h o t | {displaystyle eta _{C}={frac {|Q_{hot}|-|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}=1-{frac {|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}}将上式代入上上式η C = 1 − T c o l d T h o t {displaystyle eta _{C}=1-{frac {T_{cold}}{T_{hot}}}}根据卡诺提出的定理:Q h o t Q c o l d ≤ T h o t T c o l d {displaystyle {frac {Q_{hot}}{Q_{cold}}}leq {frac {T_{hot}}{T_{cold}}}}在这里, T h o t {displaystyle T_{hot}} 和 T c o l d {displaystyle T_{cold}} 是温度以卡尔文为单位,等号仅当热机循环是可逆的时候成立。从而我们可以得出:η ≤ T h o t − T c o l d T h o t {displaystyle eta leq {frac {T_{hot}-T_{cold}}{T_{hot}}}}从这个公式我们可以看出,要得到100%的效率,低温热源需要在绝对零度下,或者高温热源温度无限大。

相关

  • 恩斯特·鲁斯卡恩斯特·奥古斯特·弗里德里希·鲁斯卡(德语:Ernst August Friedrich Ruska,1906年12月25日-1988年5月27日),德国物理学家,电子显微镜的发明者,1986年获诺贝尔物理学奖。恩斯特·鲁
  • 睾丸炎睾丸炎是睾丸发生的一种炎症。 其症状与睾丸扭转很像,都会导致睾丸胀大、剧烈疼痛、反复感染和尿血。睾丸炎可能是由附睾炎传染而来的,有时候也会因性交而传染。布鲁氏菌病也
  • 自身免疫抗体人体解剖学 - 人体生理学 组织学 - 胚胎学 人体寄生虫学 - 免疫学 病理学 - 病理生理学 细胞学 - 营养学 流行病学 - 药理学 - 毒理学自身抗体(autoantibody)是一种抗体类型,
  • 遗传型免疫球蛋白独特型是在不同个体的抗体上的等位基因。为了减少移植排斥反应,组织分型中会试图匹配捐献者和接受者以相同或相似的独特型。最重要的类型是Gm(重链)和km(轻链)。此外独
  • 法规法规(英语:Statute;制定法)是由立法机关正式明文写成的律例,用以管治国家、城市或地方。一般而言,法规的作用在于命令或禁止一类事物、或用作颁布一项政策。法规一词通常用以区别
  • 格伦·西奥多·西博格格伦·西奥多·西博格 (瑞典语:Glenn Teodor Sjöberg,英语:Glenn Theodore Seaborg,1912年4月19日-1999年2月25日),美国核化学家,美国加州大学伯克利分校化学教授、第二任校长(Chance
  • 科迪勒拉山系科迪勒拉山系(英语:American Cordillera;西班牙语:cordillera Americana)是世界上最长的山系,其山脉位于南北美洲大陆西部,北起阿拉斯加,南到火地岛,绵延约15000公里。属中新生代褶皱
  • 西斯普林菲尔德坐标:42°06′25″N 72°37′15″W / 42.10694°N 72.62083°W / 42.10694; -72.62083西斯普林菲尔德(英语:West Springfield),绰号“West Side”,是美国马萨诸塞州汉登县的一个城
  • 效应值在统计学中,效应值(effect size,或译效果量)是量化现象强度的数值。效应值实际的统计量包括了二个变数间的相关程度、回归模型中的回归系数、不同处理间平均值的差异……等等。
  • 唐纳德·埃文斯唐纳德·路易斯·埃文斯(Donald Louis Evans,1946年7月27日-,得克萨斯州休斯敦),美国政治家,美国共和党成员,曾任美国商务部长2001年-2005年)。