最新熵及其节能应用概述教学讲义PPT课件.ppt

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1、熵及其节能应用概述熵的发展史熵（entropy）指的是体系的混乱的程度，它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义，是各领域十分重要的参量。1850年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯首次提出熵的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。一个体系的能量完全均匀分布时，这个系统的熵就达到最大值。在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，

2、热就会以下面所说的方式流动：热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出了对任意可逆循环过程都适用的一个公式：dS=dQ/T。熵的定义1：物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。2:科学技术上用来描述、表征系统不确定程度的函数。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。3：传播学中表示一种情境的不确定性和无组织性。熵在生物上的理解生命体也是相同的原理，生命体的有序性和低熵，是不断从外界吸取负熵，排除无序性即排除高熵来实现

3、的.在生命发育和生长过程中，就是信息扩大的过程，熵是减少的，或者说是负熵增加的过程.与之相反的过程是生命不断耗散和有序性，组织性不断被破坏的过程，是信息不断消失的过程，它趋向于与自然界平衡，趋向于“热寂”和消亡.生命体就是这么一个斗争的过程，不断的发育和生长，自我复制，从外界吸取负熵，如食物，能量，水，氧等，同时排除高熵物质，无序性的物质如粪便，汗水，二氧化碳等.两个相反的过程不断的斗争，就是不断吸取负熵，然后又不断的被消耗的过程，生命在两者的斗争过程中得以延续.信息熵信息熵是信息的扩散和消失，

4、信息的熵越小，则所含的有序程度越高，如果信息的熵大，说明其有序性低，获取了信息则意味着有序程度增加，即是负熵，任何使得随机事件产生组织性，法则性，有序性的过程，其熵就是负值，相反的过程则是无序度增大，熵就增加，为正值.查尔斯认为信息的销毁是不可逆的过程，而产生信息则是从外界引入负熵的过程，把它应用到知识引用的领域，信息的熵小意味着它具有较高的有序性，组织性、法则性，传播范围更广，引用次数更多.热力学中的玻尔兹曼熵定义为可能状态数的对数值，它是反映大量分子无序状态程度的一个物理量.热力学中，任何一

5、个孤立的物理系统其熵只能增加，而不能减少.然而这里的信息熵则相反，它只能减少而不能增加，信息熵为负值.而且，热力学熵和负熵是互补的，信息的获得要通过增加热力学熵来补偿.熵与空调节能的关系由于一切实际过程都是不可逆的，因此由于过程不可逆所引起的熵产变化永远是大于零的；而熵流的变化则根据开放系统与外界的能量和质量交换情况可正、可负，也可为零。开放系统的熵变等于熵产于熵流之和，总的变化趋势有三种情况：如果两者共同作用使系统熵变等于零，系统处于稳定状态；如果使系统熵变大于零，系统发生震荡与崩溃；如果系统

6、的熵变小于零，系统从一种稳定结构向另一种稳定结构进化。热力学的基本理论是普遍适用的。小到一个能量传递与转换设备，大到整个地球都可以看作上述的开口系统进行分析。熵与空调节能的关系例如对于空调系统的供热工况的分析，我们通常都习惯说是靠消耗能量来维持一定室内温度，其实在稳定工况下，房间得到的热量等于传出的热量，房间是不消耗能量的，房间维持一定室内温度是依赖于消耗较高温度的低熵能量，排除低温度的高熵能量，即依靠引入负熵流与熵产抵消，维持室内系统熵不变的稳定状态。空调系统节能本质上是尽量减少不可逆造成的熵

7、产，减少负的熵流的消耗。熵与空调节能的关系人类居住的地球实际上是一个依赖吸收来自太阳“负熵流”生存的开放系统。人类对能源的无节制使用必然造成地球生态系统熵值增加，引起能源枯竭、地力衰退、温室效应、水土流失和荒漠化，生态系统对太阳能（负熵）的吸收能力减弱，人类活动的综合效应是使正熵增加和负熵减少。要减缓地球上的熵增过程，就要使其与来自太阳的“负熵流”相平衡，人们就要改变用能方式和生活方式，从浪费型向节约型转变，从掠夺性的开采利用能量，贪婪地追求物质享受到追求低熵生活的内容与要求。熵与空调节能的关系

8、空调系统最大的不合理性是什么？按照热力学第二定律熵分析的观点，空调系统最大的不合理性就是常规空调系统靠消耗燃料化学能或电能等高品质能量来维持室内温度、湿度环境，高级能干低级活，系统的不可逆性大，熵产大。熵与空调节能的关系同样属于消耗高品质能量，为什么热泵供暖就变的较为合理了呢？原因在于热泵供暖以消耗少量高级能量为代价获得了更多的冷量和热量，使得输出熵增大，负熵流减小，与之平衡的熵产也减小，所以较消耗燃料化学能或电能将其直接转变成热能加以利用要合理，是将来应提倡和发展的能源利用方式。具有热回收的热