什么是熱能與動力工程?

【專家解說】：能量利用與轉(zhuǎn)換:就現(xiàn)有的能量轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)而言，能源資源中除水力、潮汐能、風能等少數(shù)能源外，基本上都是直接地以熱能的形式利用或間接地將熱能轉(zhuǎn)換成其他的能量形式進行多種方式的利用，如煤炭、石油一類礦物燃料的能源資源，可以通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能直接加以利用，或通過熱力發(fā)動機轉(zhuǎn)換成機械能，或再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。工業(yè)電爐、烘干、供暖屬于熱能的直接利用。 人類需要的能源形式:主要有電能、熱(冷)能、機械能等。熱能是能量的一種基本形式。物體宏觀運動所具有的能量稱為機械能。電能是電荷的流動或聚集而具有的作功能力。 人們從自然界獲得的能源:一次能源:自然界中存在的天然能源。如化石燃料、核燃料、太陽能、水力、風能、 地熱、海洋能、生物質(zhì)能等。 熱能轉(zhuǎn)變成機械能的途徑: 熱動力裝置:熱動力裝置主要有兩大類:一種是以燃燒產(chǎn)生的燃氣直接進入發(fā)動機進行能量轉(zhuǎn)換，如內(nèi)燃機和燃氣輪機等;另一種則首先將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導(dǎo)入發(fā)動機進行熱功轉(zhuǎn)換，如蒸汽機和汽輪機等。 工質(zhì):實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)稱為工質(zhì)。工質(zhì)是完成熱功轉(zhuǎn)換所必需的載體。內(nèi)燃機及燃氣輪機裝置中的工質(zhì)為空氣和燃氣;蒸汽機和汽輪機裝置中的工質(zhì)為水蒸汽。 工質(zhì)的選擇:熱力學(xué)中熱能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換是通過物質(zhì)的體積變化來實現(xiàn)的，常選氣態(tài)物質(zhì)作為工質(zhì)。 熱力系與熱力系的分類:熱力系:具體制定的熱力學(xué)研究對象。按熱力系與外界進行物質(zhì)交換的情況分:閉口系:系統(tǒng)與外界無物質(zhì)交換，即無物質(zhì)穿過邊界。開口系:系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，即有物質(zhì)穿過邊界。絕熱系:系統(tǒng)與外界無熱交換。孤立系:系統(tǒng)與外界無任何相互作用，既沒有物質(zhì)穿過邊界，也不與外界發(fā)生任何形式的能量交換。 功和熱量:熱力系統(tǒng)在實施熱力過程時，與外界發(fā)生能量交換只要是作功和傳熱兩種形式。功是熱力系與外界交換機械能的量度;熱量是熱力系與外界交換熱能的量度。 理想氣體:是一種假象的氣體模型，氣體分子是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點，分子之間沒有相互作用力。工程中常用的氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳等及其混合氣體、燃氣、煙氣等工質(zhì)，在通常使用的溫度、壓力下都可作為理想氣體處理。 熱力學(xué)第一定律:熱能和機械能在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換的過程中，能量的總量必定守恒。熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換和守恒定律在熱力學(xué)上的應(yīng)用，確定了熱能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系。 熱力學(xué)第二定律:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。熱力學(xué)第二定律的實質(zhì):能量是有品質(zhì)高低之分的。如:機械能的品質(zhì)高于熱能;高溫熱能的品質(zhì)高于低溫熱能。定律的實質(zhì):能量貶值原理，也就是說在能量的傳遞與轉(zhuǎn)化的過程中，能量的品質(zhì)只能降低不能提高。 傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的學(xué)科。物體內(nèi)只要存在溫差，就有熱量從物體的高溫部分傳向低溫部分;物體之間存在溫差時，熱量就會自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體。 熱量傳遞的三種基本方式:導(dǎo)熱(熱傳導(dǎo)):物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞稱導(dǎo)熱。如:固體與固體之間及固體內(nèi)部的熱量傳遞。對流:是指由于流體的宏觀運動，從而使流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。熱輻射:由熱運動產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量。 黑體:是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。 生物質(zhì)能:是蘊藏生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。