百度作业网热力学第二定律是不正确的?《卡诺定理》是错误的?为什么制冷机的工质不用廉价的空气?
来源：学生作业帮 编辑：百度作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/11 22:17:23
热力学第二定律是不正确的?《卡诺定理》是错误的?为什么制冷机的工质不用廉价的空气?
1、对宏观事物而言,热力学第二定律和卡诺定理都是对的.因为这些定律（定理）都是在宏观事物下得出的结论,且目前尚未能用实例推翻.
2、空气是可以作为制冷剂的,这在早期时有过,如早期的机场空调就是直接用空气循环的.但因其经济性太差（如楼上所言）等各种原因,故目前已不再采用.
3、本质上来说,卡诺定理所涉及的几个循环,其实都是理想下的循环,而真实的循环,都与工质有着密切的关系.因此,制冷剂的选择与制冷温度密切相关.如民用空调,采用一般的R系列制冷剂就可以了,但如果要深冷（-30℃以下）,还得需要氨等工质（且有可能要二级压缩）.
总之,热力学第二定律和卡诺定理都没错,且空气也是可以作为制冷剂的（但非常不合适）.
————————————————（补充）————————————————————
作为制冷问题的补充,我想说下以下几个问题
一、常识问题
1、制冷就是循环,是逆向循环,且以低温热源吸热而达到制冷的目的.如若是以高温热源放热为目的,就是制热循环,俗称热泵循环.
2、制冷方式很多,如压缩制冷循环、吸收式制冷循环、气流引射式制冷、扩散式制冷循环、吸附式制冷,等等.但与卡若定理有关的循环,就是压缩式制冷循环.
3、压缩式制冷循环的类型：有两种,一是压缩气体制冷循环,二是压缩蒸汽制冷循环.
下面着重讲的,就是压缩制冷循环
二、关于压缩制冷循环的理论问题
1、循环与效率问题
（1）卡若循环：是由两条等温线和两条等熵线组成的,其中任何一个过程都是可逆的.卡若定理尽管是从热机（正循环）得到的,但仍适用于制冷循环（逆循环）.换句话说,对制冷而言,就是：
①在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环,其经济性（即热效率、制冷系数）都相等,与可逆循环的种类无关,与采用哪一种工质也无关.
②在温度同为T1的热源和温度同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环 ,其经济性必小于可逆循环.
卡若定理已经严格证明是对的,是不会有任何问题的.
（2）实际循环不可能实现卡诺循环,其原因在于：
①一切过程不可逆.因实际过程都有耗散效应,特别是摩擦,都会使功转化为热,从而造成功的损失.因而必然导致循环的经济性降低.
②气体实施等温吸热,等温放热困难.在无相变的情况下,等温吸热或等温放热,在实际条件下几乎是不可能的.而有相变的条件下,其工质在高温时也不可能是等温的.所以,这样的热机是造不出来的.即便造出来,因其成本高昂,体积庞大,结构复杂,难于操作,也是不能用于实际的.
③气体卡诺循环wnet（净功）太小,若考虑摩擦,输出净功极微.
（3）实际制冷循环：是由两条等压线和两条绝热线组成的.因此,就循环的过程而言,即便是没有耗散效应,即过程都是可逆的,其经济性仍比卡若的要低.这一点,从其热效率公式或制冷系数公式就可简单地看出.
这一点再次表明,工质循环的路径十分重要.比如,对动力循环而言,通常可以采用回热或在热技术,是可以提高经济性的,但无论如何,也不能超过卡若经济性.也就是说,卡若效率是我们追求的目标,缩短与卡若效率的差别,就要尽可能地走卡若循环过程.
说白了,卡若循环绝无仅有,像概括性卡若循环、极限回热循环等,就是要做到与卡若路径基本相同,这时的效率才能很接近卡若效率.
2、实际循环,与工质密切相关
（1）对相同的循环路径而言,不管是什么工质,它们的循环效率都必然相等.但由于不同的工质对热机的影响不同,如不同的气体,其传热、摩擦、比热容等是不同的,因此就会造成不同的实际效率.
（2）对某个循环而言,有些工质是不能进行的（即不能被采用）.如T1=350K,T2=260K时,要用水蒸气来制冷的话,就绝对不行了.因为水蒸气不可能达到260K.
所以,无论是什么循环,首先是循环路径决定一切,再次选用工质也是很重要的,三是热机的耗散要少（即要尽量地减少摩擦等不利因素）.
就目前的制冷压缩式循环而言,主要的问题还是热机（制冷设备）问题.一个好的热机,才有可能采用先进的循环,才有可能更接近卡若循环.
再问： 《且目前尚未能用实例推翻》，《新式热力机》专利技术（专利号：ZL200320109741.0)证明了通过一定的技术手段，就能够实现单一热源作功的动力机。 《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》，证明了在一定的条件下热，孤立系统的自发熵减反应是有可能发生的。 它们与《第二定律的开尔文说法》，《卡诺定律》之间矛盾吗？ 如有两台可逆机A和B，A用理想气体，B用水蒸气作工质，同在T1=360K，T2=280K时，热效率相等吗？
再答： 拜读了楼主的大作，楼主的大作不少哦，值得恭贺。但想不到楼主的网名与真名是一样的。因本人对其他了解不多，不敢妄加评论，现就楼主的“新式热力机”提一点看法，旨在沟通与了解。 1、按照专利解释，是以常温空气等为单一热源来获取功的，请问，作为动力机而言，整个系统效率为多少？ 2、系统存在着能量损失。两台压缩机、一台汽轮机必然会有摩擦损失，两台换热器也存在有效功的损失（不等温传热），工质流动损失（摩擦），节流阀损失，即系统有不可逆因素存在，即有熵增，其效率必然不会高的。 3、“2号压缩机”应为“泵”，将其称为压缩机不合适。 4、尽管采用了高强保温措施，但仍然会有“热损失”，这也会影响效率。 5、楼主提供的功率分别为，供入功率10kW+0.5kW，而输出的功率是“实现功率约16kW，输出功率4kW；实现制冷器的制冷量约7kW。”请问，楼主是如何计算的？能否提供原始数据呢？ 6、是核心问题，即该专利是否得到实际应用？我说的实际应用，是指应用单位（企业）至少要使用2~3年以上。 7、简单分析该系统的能量平衡： （1）能量收入部分：两台压缩机（10+0.5）kW （2）能量支出部分：汽轮电动机16kW，制冷量7kW 显然，这已经违背了热力学第一定律。即便汽轮电动机输出的是4kW，也是违背热力学第一定律的。这就是希望楼主提供原始数据的原因。 8、汽轮发电机的型号、制造单位能提供吗？楼主专利说的“本实用之新型汽轮发电机，实现功率约16千瓦，输出功率约4千瓦”，如何理解？ 类似楼主这样的产品已有了，如冷热两用的饮水机上，就是利用压缩工质获取热量使水加热的，同时利用工质蒸发使水变冷。只是这样的饮水机获取的热没有用来做功而已。但这样的饮水机并不经济，现已不多用了，因为如果只想喝热水的话，那么冷水（低于环境温度）就毫无用处了，反而不如直接加热的好。但这样的饮水机也是以消耗电为代价的，是将电能转化为热能和冷能，是符合热力学第一、二定律的。 另外，关于“《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》”的材料出自何处？能提供更详细的资料吗？ 关于楼主的第三个问题，即两台可逆热机的问题，由于其两个热源的工作温度相同，其效率必然相等，这是没有问题的，且其效率均为1-280/360=0.2222. .。这就是卡诺效率，实际热机效率都不会超过此效率。
再问： 《新式热力机》与冷热两用饮水机不是一回事，系统对外输出功率4千瓦，从系统外获得热量（制冷量）7千瓦，不可逆损失3千瓦，符合第一定律，不符合第二定律。 《材料出自何处》？百度中第二定律不是说的很明白吗？ 《且其效率均为1-280/360=0.2222》。据我所知，在对水蒸汽的基本热力过程计算中，不用“状态方程式"一般用查图.表或由专用方程计算得出。为什么还用状态方程倒出的效率公式来计算？可能只是为了卡诺定律成立吧？
2、空气是可以作为制冷剂的,这在早期时有过,如早期的机场空调就是直接用空气循环的.但因其经济性太差（如楼上所言）等各种原因,故目前已不再采用.
3、本质上来说,卡诺定理所涉及的几个循环,其实都是理想下的循环,而真实的循环,都与工质有着密切的关系.因此,制冷剂的选择与制冷温度密切相关.如民用空调,采用一般的R系列制冷剂就可以了,但如果要深冷（-30℃以下）,还得需要氨等工质（且有可能要二级压缩）.
总之,热力学第二定律和卡诺定理都没错,且空气也是可以作为制冷剂的（但非常不合适）.
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作为制冷问题的补充,我想说下以下几个问题
一、常识问题
1、制冷就是循环,是逆向循环,且以低温热源吸热而达到制冷的目的.如若是以高温热源放热为目的,就是制热循环,俗称热泵循环.
2、制冷方式很多,如压缩制冷循环、吸收式制冷循环、气流引射式制冷、扩散式制冷循环、吸附式制冷,等等.但与卡若定理有关的循环,就是压缩式制冷循环.
3、压缩式制冷循环的类型：有两种,一是压缩气体制冷循环,二是压缩蒸汽制冷循环.
下面着重讲的,就是压缩制冷循环
二、关于压缩制冷循环的理论问题
1、循环与效率问题
（1）卡若循环：是由两条等温线和两条等熵线组成的,其中任何一个过程都是可逆的.卡若定理尽管是从热机（正循环）得到的,但仍适用于制冷循环（逆循环）.换句话说,对制冷而言,就是：
①在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环,其经济性（即热效率、制冷系数）都相等,与可逆循环的种类无关,与采用哪一种工质也无关.
②在温度同为T1的热源和温度同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环 ,其经济性必小于可逆循环.
卡若定理已经严格证明是对的,是不会有任何问题的.
（2）实际循环不可能实现卡诺循环,其原因在于：
①一切过程不可逆.因实际过程都有耗散效应,特别是摩擦,都会使功转化为热,从而造成功的损失.因而必然导致循环的经济性降低.
②气体实施等温吸热,等温放热困难.在无相变的情况下,等温吸热或等温放热,在实际条件下几乎是不可能的.而有相变的条件下,其工质在高温时也不可能是等温的.所以,这样的热机是造不出来的.即便造出来,因其成本高昂,体积庞大,结构复杂,难于操作,也是不能用于实际的.
③气体卡诺循环wnet（净功）太小,若考虑摩擦,输出净功极微.
（3）实际制冷循环：是由两条等压线和两条绝热线组成的.因此,就循环的过程而言,即便是没有耗散效应,即过程都是可逆的,其经济性仍比卡若的要低.这一点,从其热效率公式或制冷系数公式就可简单地看出.
这一点再次表明,工质循环的路径十分重要.比如,对动力循环而言,通常可以采用回热或在热技术,是可以提高经济性的,但无论如何,也不能超过卡若经济性.也就是说,卡若效率是我们追求的目标,缩短与卡若效率的差别,就要尽可能地走卡若循环过程.
说白了,卡若循环绝无仅有,像概括性卡若循环、极限回热循环等,就是要做到与卡若路径基本相同,这时的效率才能很接近卡若效率.
2、实际循环,与工质密切相关
（1）对相同的循环路径而言,不管是什么工质,它们的循环效率都必然相等.但由于不同的工质对热机的影响不同,如不同的气体,其传热、摩擦、比热容等是不同的,因此就会造成不同的实际效率.
（2）对某个循环而言,有些工质是不能进行的（即不能被采用）.如T1=350K,T2=260K时,要用水蒸气来制冷的话,就绝对不行了.因为水蒸气不可能达到260K.
所以,无论是什么循环,首先是循环路径决定一切,再次选用工质也是很重要的,三是热机的耗散要少（即要尽量地减少摩擦等不利因素）.
就目前的制冷压缩式循环而言,主要的问题还是热机（制冷设备）问题.一个好的热机,才有可能采用先进的循环,才有可能更接近卡若循环.
再问： 《且目前尚未能用实例推翻》，《新式热力机》专利技术（专利号：ZL200320109741.0)证明了通过一定的技术手段，就能够实现单一热源作功的动力机。 《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》，证明了在一定的条件下热，孤立系统的自发熵减反应是有可能发生的。 它们与《第二定律的开尔文说法》，《卡诺定律》之间矛盾吗？ 如有两台可逆机A和B，A用理想气体，B用水蒸气作工质，同在T1=360K，T2=280K时，热效率相等吗？
再答： 拜读了楼主的大作，楼主的大作不少哦，值得恭贺。但想不到楼主的网名与真名是一样的。因本人对其他了解不多，不敢妄加评论，现就楼主的“新式热力机”提一点看法，旨在沟通与了解。 1、按照专利解释，是以常温空气等为单一热源来获取功的，请问，作为动力机而言，整个系统效率为多少？ 2、系统存在着能量损失。两台压缩机、一台汽轮机必然会有摩擦损失，两台换热器也存在有效功的损失（不等温传热），工质流动损失（摩擦），节流阀损失，即系统有不可逆因素存在，即有熵增，其效率必然不会高的。 3、“2号压缩机”应为“泵”，将其称为压缩机不合适。 4、尽管采用了高强保温措施，但仍然会有“热损失”，这也会影响效率。 5、楼主提供的功率分别为，供入功率10kW+0.5kW，而输出的功率是“实现功率约16kW，输出功率4kW；实现制冷器的制冷量约7kW。”请问，楼主是如何计算的？能否提供原始数据呢？ 6、是核心问题，即该专利是否得到实际应用？我说的实际应用，是指应用单位（企业）至少要使用2~3年以上。 7、简单分析该系统的能量平衡： （1）能量收入部分：两台压缩机（10+0.5）kW （2）能量支出部分：汽轮电动机16kW，制冷量7kW 显然，这已经违背了热力学第一定律。即便汽轮电动机输出的是4kW，也是违背热力学第一定律的。这就是希望楼主提供原始数据的原因。 8、汽轮发电机的型号、制造单位能提供吗？楼主专利说的“本实用之新型汽轮发电机，实现功率约16千瓦，输出功率约4千瓦”，如何理解？ 类似楼主这样的产品已有了，如冷热两用的饮水机上，就是利用压缩工质获取热量使水加热的，同时利用工质蒸发使水变冷。只是这样的饮水机获取的热没有用来做功而已。但这样的饮水机并不经济，现已不多用了，因为如果只想喝热水的话，那么冷水（低于环境温度）就毫无用处了，反而不如直接加热的好。但这样的饮水机也是以消耗电为代价的，是将电能转化为热能和冷能，是符合热力学第一、二定律的。 另外，关于“《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》”的材料出自何处？能提供更详细的资料吗？ 关于楼主的第三个问题，即两台可逆热机的问题，由于其两个热源的工作温度相同，其效率必然相等，这是没有问题的，且其效率均为1-280/360=0.2222. .。这就是卡诺效率，实际热机效率都不会超过此效率。
再问： 《新式热力机》与冷热两用饮水机不是一回事，系统对外输出功率4千瓦，从系统外获得热量（制冷量）7千瓦，不可逆损失3千瓦，符合第一定律，不符合第二定律。 《材料出自何处》？百度中第二定律不是说的很明白吗？ 《且其效率均为1-280/360=0.2222》。据我所知，在对水蒸汽的基本热力过程计算中，不用“状态方程式"一般用查图.表或由专用方程计算得出。为什么还用状态方程倒出的效率公式来计算？可能只是为了卡诺定律成立吧？