能量有數(shù)量上的多少之分,更有質(zhì)量上的高低差異。一人缸溫水所含的熱能雖然遠大于一滴沸油所含的熱能,但前者不能煮熟一個雞蛋,后者卻足以傷人肌膚。
利用能量做功是用能的基本手段和主要目的。各種能量在質(zhì)量上的差異,可按其轉(zhuǎn)換為功量的能力不同來加以區(qū)分。電能、化學能、機械能理論上可以全部轉(zhuǎn)換為功量.稱為“高質(zhì)能”;溫度與環(huán)境溫度不同的熱能之中,只有部分熱能可以轉(zhuǎn)換為功量,稱為“低質(zhì)能”;而環(huán)境條件下的熱能,全都不能轉(zhuǎn)換為功量,被稱為“廢能”。從能量形式轉(zhuǎn)換的角度看,可以把某一能量分為(火用)和(火無)兩個部分:(火用)是在給定的環(huán)境條件下,可以連續(xù)地完全轉(zhuǎn)換成任何一種其他形式的那部分能量,因而,(火用)又被稱為可用能或有效能;而(火無)則是在環(huán)境條件下不能轉(zhuǎn)換成其他形式能的那部分能量,被稱為無用能或無效能。一切形式的能量都等于其內(nèi)含的(火用)和(火無)的和。能量在質(zhì)量上的高低,還可按其內(nèi)含的(火用)的多少來區(qū)分。
熱力學第二定律指出:能量轉(zhuǎn)換過程總是朝著能量在質(zhì)量上的貶值方向進行的;高品質(zhì)的(火用)可以自發(fā)地、全部地轉(zhuǎn)換成低品質(zhì)的(火無),而相反的過程是不可能自發(fā)完成的。能量傳遞過程也總是自發(fā)地朗著能量品質(zhì)退化下降的方向進行的。
熱力學第二定律揭示了能量在使用過程中質(zhì)量上的變化規(guī)律:用自附程即能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程具有方向性,用能過程必然是能量品質(zhì)下降的過程,用能的實質(zhì)是利用能量的質(zhì)量,而不是其數(shù)量。能量轉(zhuǎn)換和傳遞RfA有方向性,其原因是自然界的一切自發(fā)過程都是不可逆的,各種過程都不可避免地存在能量損失。即便對高質(zhì)量的(火用)來講,其轉(zhuǎn)換和傳遞的效率都不可能是10%的,可用能不可能全部用來做功。以上附情況都會造成可用能的品質(zhì)退化:熱能從高溫端傳向低溫端,最終停止在接近環(huán)境溫度處;流體從高壓處流向低壓處,最終平衡在環(huán)境壓力附近;物質(zhì)從高濃度處擴散轉(zhuǎn)移到低濃度處,最終平衡在環(huán)境濃度附近;因機械摩擦、電阻發(fā)熱、磁耗發(fā)熱等形成的能量退化損失等。上述情況下,部分可用能未被利用,而是進入了環(huán)境。能量的總量雖末減少,但其品質(zhì)已貶值退化,不可再資利用。因此,提高能量利用效率的實質(zhì)在于防止和[減少能量在品質(zhì)上的貶值。










