想朋友推荐了一款电加热的取暖气 不知道是否送风 暂时不考虑 假设没有吧 然后引发了一注豪赌 详情如下


诶,内容偏长预警。首先是结论:你赌输了。

原理确实基本如你朋友解释的那样,热泵系统(就是空调)是搬运热量,电暖则是自己转化为热量,因此热泵能效比高(可以参考电器EER/COP值,效率普遍过3的,代表输入1功率的电可以输出3功率的热或冷,注重是输出而不是转化)。下面解答你的几个认识误区:

1.关于能量守恒。花1000J的能量产生3000J的热是否违背能量守恒?不违背。电暖是单纯将1000J的电转化为了1000J的热。而热泵为 搬运 能量,因此产生的3000J能量里有2000J来自蒸发器(室外机)吸热,再加上搬运时做功的1000J电也会变成热,就会在室内释放3000J的热,所以室内,空调,室外三者整个的系统是能量守恒的。从室外吸收的2000J热不收你电费的,所以当然是热泵更好啦。如何操作的后边会写。

2.关于逆趋势的问题。你说的逆趋势就是说逆温度梯度吧,我们都知道冷热扩散是自然发生的,热量不会逆温度梯度自然转移向高温侧。因此空调逆温度转移热量是需要耗功的,电做了这个过程的功,其本身最后也变成了热。具体的实现涉及到了空调系统的原理:简单来说是利用了介质在不同压力下的蒸发温度不同,我们都知道液体低压时更易蒸发。假设室内20度室外10度,我们控制制冷剂在室外机一侧处在低压力,0度就可以蒸发,则制冷剂在室外蒸发吸热,在室内时控制压力为高压力,30度才会蒸发,在室内就会凝结放热,这个压力差就是由压缩机提供的,同时纠正题主压缩机自己是不能实现制热的哈,整个循环过程称为逆卡诺循环,是工程热力学的范畴,不展开了。很明显,我们能提供的压力差是有限的,因此我们不可能无限的提高或降低蒸发温度,因此题主想像的向一个封闭空间内排热就可以无限的制冷的想法是无法实现的,温度过高后热泵就无法再工作了。期间还有一个问题,1000J电做功变成了1000J热,能量一样为什么1000J热不能变回1000J电?

3.这涉及了工程热力学的核心问题,叫做。简单来说就是电是高品位能源,热是低品位能源。电可以做功转化为机械能,化学能,光能最后变为热能,也可以直接变为热能。无论那种过程,能量是守恒的,但是熵是永恒增加的(一个孤立系统内)。熵的物理意义非常模糊,但是非常明确的定义了一件事「一切熵减的过程均不可自然发生,一切熵增的都能自然发生」,举例子就是,冷热扩散,水往低处流都是熵增过程,我们不能无条件的逆向这个过程,除非对其做功,但是做功的来源也在另一个地方熵增,因此我们不能把热能直接转化为等量的电能,火电厂转化的热能来自于煤的化学能做功,核电站转化的热能来自于核能做功,太阳能也来自于太阳内部的核能做功。其实通过热发电是一种非常浪费的形式,因为化学能和核能可以100%转化为热(纠正:此过程转化率也不能达到100%,最先进的技术可以达到99%),但是热永远不能100%转化到电(事实上我们最先进的热电厂热效率也从来没有突破过50%!(纠正(目前的上限只有38%))),但是我们没有将化学能核能直接转化为电能的技术,只能通过热能,也是非常无奈。因此:题主想像的空调排的热再拿来发电虽是可行的,但是转化率以及效率都极其低下,没有利用价值。

最后:宇宙的能量守恒,但是熵永恒在增加,能量永远在向不可利用的方向转化,我们完全无法逆转,这也就是为什么能量守恒,我们却要节约能源的原因

延伸思考,宇宙的熵永恒在增加(起码在现有物理学框架内是永恒的),那么终有一天宇宙内再无能量可以被利用,像一口只剩热能的热汤锅,那么这一定律相当宣判了宇宙是有末日的~宇宙还在,不过宇宙死了、

纯手打,好累,望题主有所收获。

注:26日中午编辑内容:纠正了几个不准确的表达,制热效率??能效比,以及能量转化效率,加粗了几个关键字方便快速阅读


是你错了!你朋友是对的。


实际的COP可能没有300%,这个受环境影响:制冷剂、外界温度、湿度等

但是呢,制热的COP肯定是超过100%的,看公式

或者可以找下空调的标签,上面有制冷制热功率和电功率,你就明白了


热泵是少数可以实现超过100%「效率」的装置。


你是正确的。不过现在有一个理论是叫」热泵原理」,认为可以搬运热量,可以有400%的效率。可能你不信,但这个理论连国家部委都信了,连清华大学的教授都信了。你是输是赢不好说。

热量是什么?可以搬运的吗?你到百度查一查就知道了,热量根本就不是一个状态量,只是一个过程量,怎么搬运?所谓「逆卡诺循环」,根本就没有实验依据。


现在北方很流行的空气源热泵就是这样的啊。

电阻丝烧热主要是自己消耗功率来加热,而空气源热泵是通过压缩机驱动冷媒来从周边环境吸收热量,可以起到四两拨千斤的作用。

你仔细观察你家用的空调规格,一般写的制冷功率比电功率要大3倍左右,就是这个道理。


明显是空调制热功率高


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