想朋友推薦了一款電加熱的取暖氣 不知道是否送風 暫時不考慮 假設沒有吧 然後引發了一注豪賭 詳情如下


誒,內容偏長預警。首先是結論:你賭輸了。

原理確實基本如你朋友解釋的那樣,熱泵系統(就是空調)是搬運熱量,電暖則是自己轉化為熱量,因此熱泵能效比高(可以參考電器EER/COP值,效率普遍過3的,代表輸入1功率的電可以輸出3功率的熱或冷,注重是輸出而不是轉化)。下面解答你的幾個認識誤區:

1.關於能量守恆。花1000J的能量產生3000J的熱是否違背能量守恆?不違背。電暖是單純將1000J的電轉化為了1000J的熱。而熱泵為 搬運 能量,因此產生的3000J能量里有2000J來自蒸發器(室外機)吸熱,再加上搬運時做功的1000J電也會變成熱,就會在室內釋放3000J的熱,所以室內,空調,室外三者整個的系統是能量守恆的。從室外吸收的2000J熱不收你電費的,所以當然是熱泵更好啦。如何操作的後邊會寫。

2.關於逆趨勢的問題。你說的逆趨勢就是說逆溫度梯度吧,我們都知道冷熱擴散是自然發生的,熱量不會逆溫度梯度自然轉移向高溫側。因此空調逆溫度轉移熱量是需要耗功的,電做了這個過程的功,其本身最後也變成了熱。具體的實現涉及到了空調系統的原理:簡單來說是利用了介質在不同壓力下的蒸發溫度不同,我們都知道液體低壓時更易蒸發。假設室內20度室外10度,我們控制製冷劑在室外機一側處在低壓力,0度就可以蒸發,則製冷劑在室外蒸發吸熱,在室內時控制壓力為高壓力,30度才會蒸發,在室內就會凝結放熱,這個壓力差就是由壓縮機提供的,同時糾正題主壓縮機自己是不能實現制熱的哈,整個循環過程稱為逆卡諾循環,是工程熱力學的範疇,不展開了。很明顯,我們能提供的壓力差是有限的,因此我們不可能無限的提高或降低蒸發溫度,因此題主想像的向一個封閉空間內排熱就可以無限的製冷的想法是無法實現的,溫度過高後熱泵就無法再工作了。期間還有一個問題,1000J電做功變成了1000J熱,能量一樣為什麼1000J熱不能變回1000J電?

3.這涉及了工程熱力學的核心問題,叫做。簡單來說就是電是高品位能源,熱是低品位能源。電可以做功轉化為機械能,化學能,光能最後變為熱能,也可以直接變為熱能。無論那種過程,能量是守恆的,但是熵是永恆增加的(一個孤立系統內)。熵的物理意義非常模糊,但是非常明確的定義了一件事「一切熵減的過程均不可自然發生,一切熵增的都能自然發生」,舉例子就是,冷熱擴散,水往低處流都是熵增過程,我們不能無條件的逆向這個過程,除非對其做功,但是做功的來源也在另一個地方熵增,因此我們不能把熱能直接轉化為等量的電能,火電廠轉化的熱能來自於煤的化學能做功,核電站轉化的熱能來自於核能做功,太陽能也來自於太陽內部的核能做功。其實通過熱發電是一種非常浪費的形式,因為化學能和核能可以100%轉化為熱(糾正:此過程轉化率也不能達到100%,最先進的技術可以達到99%),但是熱永遠不能100%轉化到電(事實上我們最先進的熱電廠熱效率也從來沒有突破過50%!(糾正(目前的上限只有38%))),但是我們沒有將化學能核能直接轉化為電能的技術,只能通過熱能,也是非常無奈。因此:題主想像的空調排的熱再拿來發電雖是可行的,但是轉化率以及效率都極其低下,沒有利用價值。

最後:宇宙的能量守恆,但是熵永恆在增加,能量永遠在向不可利用的方向轉化,我們完全無法逆轉,這也就是為什麼能量守恆,我們卻要節約能源的原因

延伸思考,宇宙的熵永恆在增加(起碼在現有物理學框架內是永恆的),那麼終有一天宇宙內再無能量可以被利用,像一口只剩熱能的熱湯鍋,那麼這一定律相當宣判了宇宙是有末日的~宇宙還在,不過宇宙死了、

純手打,好累,望題主有所收穫。

註:26日中午編輯內容:糾正了幾個不準確的表達,制熱效率??能效比,以及能量轉化效率,加粗了幾個關鍵字方便快速閱讀


是你錯了!你朋友是對的。


實際的COP可能沒有300%,這個受環境影響:製冷劑、外界溫度、濕度等

但是呢,制熱的COP肯定是超過100%的,看公式

或者可以找下空調的標籤,上面有製冷制熱功率和電功率,你就明白了


熱泵是少數可以實現超過100%「效率」的裝置。


你是正確的。不過現在有一個理論是叫」熱泵原理」,認為可以搬運熱量,可以有400%的效率。可能你不信,但這個理論連國家部委都信了,連清華大學的教授都信了。你是輸是贏不好說。

熱量是什麼?可以搬運的嗎?你到百度查一查就知道了,熱量根本就不是一個狀態量,只是一個過程量,怎麼搬運?所謂「逆卡諾循環」,根本就沒有實驗依據。


現在北方很流行的空氣源熱泵就是這樣的啊。

電阻絲燒熱主要是自己消耗功率來加熱,而空氣源熱泵是通過壓縮機驅動冷媒來從周邊環境吸收熱量,可以起到四兩撥千斤的作用。

你仔細觀察你家用的空調規格,一般寫的製冷功率比電功率要大3倍左右,就是這個道理。


明顯是空調製熱功率高


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