工程热力学在太阳能方面的应用
2024版最新精品工程热力学教案
提高制冷效率的措施包括采用高效压缩机、优化冷凝器和蒸发器设计、 提高制冷剂性能等。
06
工程热力学应用实例分析
蒸汽轮机工作原理及性能评价
蒸汽轮机工作原理
蒸汽轮机利用高温高压蒸汽驱动涡轮旋转，进而带动发电机发电。蒸汽轮机主要由锅炉、汽 轮机、凝汽器、给水泵等辅助设备组成。
性能评价指标
蒸汽轮机的性能评价指标主要包括热效率、功率输出、蒸汽消耗率等。其中，热效率是评价 蒸汽轮机性能的重要指标，它反映了蒸汽轮机将热能转化为机械能的效率。
等容过程
绝热过程
系统体积保持不变的过程。在等容过程中， 理想气体的压强与热力学温度成正比关系。
系统与外界没有热量交换的过程。在绝热过 程中，理想气体的压强、体积和温度之间满 足特定的关系式。
05
热力循环与热效率
热力循环概述
01
02
03
热力循环定义
热力循环是研究工质从某 一状态开始，经过一系列 状态变化又回到原来状态 的过程。
等。
02
热力学第一定律
能量守恒原理
能量不能凭空产生或 消失，只能从一种形 式转化为另一种形式。
能量转化过程中，各 种形式的能量在数量 上保持平衡。
在一个孤立系统中， 总能量始终保持不变。
热力学第一定律表达式
热力学第一定律的表达式为
ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统与外界交换的热量，W表示系 统对外界所做的功。
对外界所做的功。
当系统与外界没有热量交换时， 即Q=0，则ΔU = -W，表示系 统内能的变化等于系统对外界所
做的功的负值。
当系统与外界没有功的交换时， 即W=0，则ΔU = Q，表示系统 内能的变化等于系统与外界交换
热力学知识：热力学在能源工程中的应用
热力学知识：热力学在能源工程中的应用热力学是物理学中讨论能量转化和冷热力学的分支学科，对于能源工程有着很重要的应用。
在能源工程中，热力学的应用主要集中在热动力系统、能量转换、能源利用、以及热传导等方面。
本文将深入探讨热力学在能源工程中的应用。
一、热动力系统热动力系统是指以热量作为能源的系统。
例如，燃料电池是一种以氢气或其他燃料为能源，利用催化剂使氢气与氧气反应产生电能的热动力系统。
热力学中的热力循环理论和转化效率的计算方法是研究热动力系统的关键。
1.1热力循环热力循环是指在固定的压强条件下，通过改变温度和热量的变化，使工质发生状态变化的过程，包括了热力循环与热力过程。
常见的热力循环有卡诺循环、布雷顿循环、塔布德循环、克劳修斯-克拉佩隆循环等。
卡诺循环是热力学理论中最重要的循环之一，它的特点在于通过两个等温过程和两个等熵过程，达到极限转化效率。
卡诺循环的核心概念在于热机的效率受到热源温度和冷源温度之间的温度差的限制。
如果能够使热机在工作过程中尽可能少地浪费热能，那么最终的效率就会更高。
因此，卡诺循环更像是一个理想化的循环，它可以作为其他实际热力循环效率的上限进行参考，对于热动力系统的研究有着重要的意义。
1.2转化效率对于任何热动力系统的热力循环过程，都需要考虑它的转化效率。
转化效率通常用燃料利用效率、终端高温效率、终端低温效率等参数进行评估。
燃料利用效率是指燃料的有效利用程度，它是衡量热力系统能否将燃料的能量全部转化为可利用的机械或电能的重要参数。
终端高温效率是指工质的最高温度与热源温度之差与工质最高温度之比，这个参数关系到热力循环中采用什么样的热源和冷源，以及工质的热容和热导率等。
终端低温效率是指固定的低温热源下，热力系统的最高输出功率与工质工作能力之比，它主要由工质的低温下的热容和热导率决定。
二、能量转换能量转换是指将一种形式的能量转换成另一种形式的过程。
在能源工程中，利用热力学原理进行能量转换非常常见。
工程热力学课程设计-光伏太阳能热泵概要
nullnull在第 4 章提到的工况下，选取t p 为 30℃进行分析。
此时 COP 为 6.88，制热功率为 544.1W/m2,而功能要求加热功率达到 2916.7W，因此需要购置电池板5.4m2。
当前单晶硅电池的价格约为 450 元/m2,加之逆变器等配套设备，该部分投资约为 3600 元。
加上热泵投资 3500 元，总费用为 7100 元。
假设全年有 340 天电池可以正常工作，每天发电 6 小时，根据第 4 章中的分析，发电功率平均为120W/m2,经计算全年可发电 1321.9 度。
全年有 4 个月 COP 值为 6.88，其余时间取平均值 4，可以得到全年压缩机耗电 458.0 度，因此全年可以净发电 863.9 度，收益 432.0 元。
5.5 结论将以上结果列成表格装置电热水器太阳能热水器空气源热泵光伏太阳能热泵设备投资 1000 元 2000 元 4000 元 7100 元年费用 1064.6 元354.9 元 266.1 元收入 432.0 元经过比较可以看到，如果 PV-SAHP 系统的稳定性足够好，相比于电热水器、太阳能热水器、空气源热泵多花的投资分别可以在 4 年、6.5 年、4.4 年内收回。
考虑到光伏系统可以转化太阳能，对节能的贡献也是不可忽视的。
6.结论本文对于光伏太阳能热泵系统进行了原理、能效和经济性的分析。
由于选取的模型是理想的，与现实情况会有一些偏差，但对于考察 PV-SAHP 系统的产出和可行性还是有一定指导意义的。
相比其他形式的取热方式，PV-SAHP 由于光伏蒸发器温度更高而更加节能，且能输出电能这一高品位能量。
而相比单一的光伏电池，该系统又能电热两用，提高光伏的转化效率。
目前制约其发展的仍是设备价格，若其成本问题得到解决，则对于太阳能的综合利用是有很大意义的。
参考文献 [1] 史琳，吴晓敏，段远源. 工程热力学[M].北京，清华大学出版社，2011. [2] 2013-2017 年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告 [3] 许忠良.浅谈空气能热水器的应用[J].建筑节能.2012. [4] 何汉峰.光伏太阳能热泵的动态分布参数模拟与实验研究[D].中国科学技术大学.2008 [5]Jr.E.C.Kern,M.C.Russell. CombinedPhoto-Voltaic and Thermal Hybrid Collector System[J]. 1978. [6]刘可亮.光伏太阳能热泵的理论和实验研究[D].中国科学技术大学.2007 [7]裴刚.光伏太阳能热泵系统及多功能热泵系统的综合性能研究 [D]. 中国科学技术大学.2006. [8] 冯琳.光伏太阳能热泵系统的模拟研究和经济性分析[D].南京理工大学.2011 [9] 李郁武 . 直膨式太阳能热泵热水器热力性能分析及优化设计 [J]. 太阳能学报 2007 [10]汤珂、金圣涵、杜强、金滔.太阳能电池与热泵热水器联合运行系统性能分析 [J].新能源及工艺.2010 [11]吕学梅、孙宗义、曹张驰、张磊.电池板温度及辐射量变化对光伏发电量影响的趋势面分析[J].2012 [12]王建辉、刘自强、刘伟、周泉、彭国辉.地源热泵辅助太阳能采暖系统的研究 [J].河北工业科技.2013。
基于热力学循环的太阳能发电系统性能分析
基于热力学循环的太阳能发电系统性能分析随着能源需求的不断增加，对可再生能源的研究也逐渐深入。
太阳能是最常见的可再生能源之一，同时也是最具潜力的，因为太阳能是一种非常丰富的资源，在全球范围内都很容易获取。
基于热力学循环的太阳能发电系统是利用太阳能转化为热能，再通过热机将热能转化为机械能或电能。
本文将从太阳能资源获取、热力学循环原理和系统性能等方面分析基于热力学循环的太阳能发电系统的性能。
一、太阳能资源获取太阳能是无穷尽的资源，但其获取的方法却是需要成本投入的。
太阳能资源获取主要有两种方式，一种是利用太阳能板将太阳能转化为电能，另外一种则是基于热力学循环原理，将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能。
太阳能板将太阳能转换为电能的原理是利用半导体材料的光电效应将太阳能转化为电能。
太阳能板的效率受到太阳能辐射、板的材料、面积和角度等因素的影响，并且在日常使用中，需要考虑太阳光线的角度和强度才能获得最大的效能。
相较于太阳能板，利用太阳能进行热力学循环则具有更高的效率，同时也更加稳定。
基于热力学循环原理的太阳能发电系统利用太阳能辐射的热量，将其转化为蒸汽，再通过热机将其转化为电能。
关于这一原理，我们在下文中会详细讲解。
二、热力学循环原理基于热力学循环的太阳能发电系统主要分为两种类型，一种是直接循环系统，另外一种则是间接循环系统。
下面我们将对这两种系统进行详细解释。
1. 直接循环系统直接循环系统主要包括如下组件：聚光器、吸收体、加热器、液态工质、蒸汽生成器、蒸汽涡轮发电机和冷却器。
太阳能聚光器可以将太阳辐射的能量聚焦在一个点上，从而提高吸收体的温度，然后将其转化为热能。
加热器将热能传送到液态工质中，使其发生汽化，并产生高压蒸汽。
蒸汽进入蒸汽涡轮发电机，驱动发电机旋转，并转化为电能。
之后蒸汽进入冷却器，重新变为液态工质，经过泵送回到加热器，从而形成了一个闭合循环。
直接循环系统的优点是系统简单，结构紧凑。
同时，由于液态工质直接受热转化为蒸汽，因此热效率更高，系统性能更加稳定。
热力学在新能源开发中的应用
热力学在新能源开发中的应用随着能源需求的不断增长和环境污染的加剧，新能源的开发和利用已经成为全球共同的关注点。
其中，热能是一种非常重要的能源类型，可以通过热力学的理论和方法加以探究和应用。
本文将介绍热力学在新能源开发中的应用，包括热力学基础、热泵技术、太阳能热利用和地热能的开发利用等方面。
一、热力学基础热力学是研究物质过程中热现象和能量转换的科学，也是研究热动力学概念和热平衡的基础。
在新能源开发中，热力学理论和方法的应用非常广泛，可以通过研究热平衡、热传递和热力学循环等方面，实现热能的高效转化和利用。
二、热泵技术热泵技术是一种利用低温热源产生高温热能的方法，可以通过热力学的理论和方法实现热能的高效转换。
在热泵系统中，通过压缩制冷剂的循环运动，将低温热源的热量转移到高温热源中，从而实现低温热能向高温热能的转换。
此外，热泵技术还可以通过冷却和加热的双重作用，实现室内空气条件的控制和环境治理的效果。
三、太阳能热利用太阳能是一种非常重要的可再生能源，可以通过热力学的理论和方法进行高效地利用。
在太阳能热利用中，太阳能通过集热器集中，实现热能的聚集和传输。
此外，热力学理论还可以应用于太阳能水加热器、太阳能发电和太阳能空调系统等多个领域。
通过太阳能的高效利用，可以减少能源的消耗，降低对环境的影响，并促进新能源的快速发展。
四、地热能的开发利用地热能是一种源自地球内部的热能，可以通过热力学的理论和方法进行高效的开发和利用。
地热能可以通过地下热水和地热蒸汽等方式进行采集和利用，在热力学循环的作用下，可以实现地下热能的高效转化和利用。
此外，地热能还可以应用于温室加热、温泉旅游、城市供暖和发电等多个领域，对促进可再生能源的发展具有重要作用。
综上所述，热力学在新能源开发中的应用有着广泛的应用前景和重要的作用。
通过热力学理论和方法的应用，可以实现能源转换和利用的高效率、经济性和可持续性。
因此，在未来的能源领域发展中，热力学理论和方法将会扮演重要的角色，并为新能源的应用和发展提供强有力的支持。
热力学分析在太阳能集热发电系统中的应用
ｈ＝ ｏ 是水蒸汽流出抛物面集热器子系统的 比 焓值 ；
是水流入抛物面集热器子系统 的比焓值 ；
抛物面集热器的平均热效率为：
ｉ 联 立式 （ ） １ ） １） ８ （２ （３ 可得 ｌ （３ １）
叩 — — ｔ 面＿车 ＝＿ ７
Ｔｈｅ ｍ ｏ ｙ ａ ｉ ａｙ ｉ ｆＰｏ ｒ Ｇｅ ｅ ａ ｉｎ ｉ ｏａ ｒ ｄ ｎ ｍ ｃ Ａｎ ｌｓｓｏ ｗｅ ｎ ｒ ｔｏ ｎ Ｓ ｌ ｒ Ｃｏｌｃ ｏ ｓＳ ｓｅ ｌ ｔｒ ｙｔｍ ｅ
Ｚ Ｅ ＧＱｎ ， Ｏ Ｇ Ｚ ａ－ａｇ Ｚ Ｎ ｎ— ｉ Ｈ Ｎ ｉｇ Ｄ Ｎ ｈｏｙｎ ， ＨＡ Ｇ Ｍｉ ｚ ｇｈ （ ｏ ｅ ｑ ｉｍｅｔ ｔｔ ｍｏ ｉ ｒｎ ｎ ｏ ｔｏ ｆ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆｈ ｎｓｒ ｆ Ｐ ｗ ｒｅｕｐ ｎ ａｅ ｎｔ ｉｇａ ｄｃｎｒｌ ａｏａｏｙｏ ｅＭｉｉ ｙｏ ｓ ｏ ｏ Ｋｅ ｔ ｔ Ｅ ｕａｉｎ（ ｒ ｈｎ ｌｃｒ ｏ ｅ ｎｖｒｉ ） Ｂ ｏｉｇ０１０ ， ｈｎ ） ｄ ｃｔ ｏ Ｎｏｔ Ｃ ｉａＥｅｔｃＰ ｗ ｒＵ ｉｅｓ ｙ ， ａ ｄｎ ７ ０３ Ｃ ｉａ ｈ ｉ ｔ
熵分 析和炯分析 。
烧及环境 污染控制。
２ １ 年第 １ 期（ ０１ ２ 总第 １８ ６ 期）
１ １ 焓分 析方 法 ．
应用能源技术
和 。即
３ ７
焓分析法对提高热机和热工设备 的热效率 ，
降低 能耗， 促进生产 的发展 曾起过 巨大的作用。
即使今天 ， 在对一些高能耗的设备进行技术改造 时， 焓分析法仍有不可忽视的积极作用 ， 仍为一种 具有广泛使用价值的重要的能量分析方法。 焓分析方法的基本 内容包括 ： （） １ 依据能量 系统 的热力学模型 ， 进行系统
热力学在能源开发中的应用
热力学在能源开发中的应用热力学是一门研究热转换及热力学系统间相互作用的学科。
在能源开发中，热力学起着至关重要的作用。
本文将从热力学的基本定律和应用实例两个方面探讨热力学在能源开发中的应用。
一、热力学基本定律热力学的基本定律有三条，分别为能量守恒定律、熵的增加定律和热力学第三定律。
其中，能量守恒定律是最重要的定律，也是能源开发中最常使用的定律。
能量守恒定律指出，能量在一个封闭系统中不能被创造或者毁灭，只能被转化。
在能源开发中，我们利用自然界中的能量，将其转化为我们需要的形式，比如电能、化学能等。
而在能量的转化过程中，能量总量保持不变。
二、热力学应用实例1. 太阳能电池板太阳能电池板是利用太阳能转化为电能的一种设备。
太阳能电池板可视为一个典型的热力学系统，其通过将太阳的热能转化为电能。
当太阳照射在太阳能电池板上时，太阳能电池板吸收了太阳的热量，然后将其转化为电能。
2. 燃油发电机燃油发电机是一种利用燃油燃烧的设备，将燃油中的化学能转化为电能。
在燃油发电机中，燃料燃烧的过程同样符合能量守恒定律。
燃烧过程中，化学能被释放出来，然后转化为热能。
最后，热能转化为机械能，从而带动发电机发电。
3. 核能发电核能发电也是一种热力学系统。
在核能发电中，核反应释放出的能量用于加热水来生成蒸汽，从而驱动涡轮发电机旋转。
核反应是一种释放大量热量的过程，这种热量被用于发电。
结论热力学在能源开发中有着至关重要的作用。
通过研究热力学的基本定律和应用实例，我们可以更好地理解热力学在能源开发中的应用和意义。
同时，我们可以从中了解到能源开发的本质是能量转换过程中能量守恒的应用。
热学与能源利用热学在能源开发中的应用
热学与能源利用热学在能源开发中的应用热学与能源利用——热学在能源开发中的应用热学是物理学的一个重要分支，研究热量与能量传递的规律以及物质在温度变化时的行为。
而能源开发则是人类社会可持续发展的重要基础，而热学在能源开发中扮演着重要的角色。
本文将探讨热学在能源开发中的应用。
一、太阳能利用太阳是地球上最重要的能源之一，而太阳能是指通过太阳辐射产生的能量。
热学在太阳能利用中有着广泛的应用。
首先，热学可以帮助我们理解太阳能如何转化为热能。
太阳能集热器利用阳光辐射将太阳能转化为热能，然后再将热能用于供热、供暖或者发电。
热学的知识可以帮助我们设计和优化太阳能集热器的结构和工作原理，从而提高太阳能的利用效率。
其次，热学还可以用于太阳能的储存和利用。
太阳能的利用存在着较大的时间和空间差异性，因此需要通过储能技术将太阳能进行储存，以便在需要时进行利用。
热学在太阳能储能中的应用主要包括热储罐和相变储能材料等技术。
热储罐可以将太阳能转化为热能储存起来，以供24小时的热水使用、冬季供暖等。
相变储能材料则通过利用物质相变过程中释放或吸收的潜热来实现储能，提高太阳能利用的稳定性和效率。
二、地热能利用地热能是指地球内部的热能资源，是一种可再生能源。
地热能利用是通过利用地球深部的高温热水或蒸汽来产生热能或发电。
热学在地热能利用中发挥着重要的作用。
首先，热学可以帮助我们深入了解地热资源的产生和分布规律。
地球内部的地热能主要来源于地球的内部热量，热学可以帮助我们研究地球内部的热量传递和热力学过程，从而预测和评估地热能资源的分布情况，为地热能的开发和利用提供科学依据。
其次，热学还可以应用于地热能的开采和利用过程中。
地热能的开采主要是通过钻井将地下的高温热水或蒸汽抽上来，然后将热水或蒸汽的热能转化为电能或热能。
热学可以帮助我们设计和优化地热井的结构和工作原理，以提高地热能的开采效率和利用效率。
三、生物质能利用生物质能是指利用生物质（例如植物、动物等有机物质）作为能源的一种方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
理想气体混合物的压力是理想气体个组元的分压力之和，所以这一性质与理 想气体类同。将黑体光子气体与理想气体区别的一种特征式是
p pv dv
0
可见，如果黑体辐射的温度保持恒定，那么不仅其单位体积热力学能，而且 其压力都不变。作为一个热力学系统，黑体辐射完全决定于V和T，或者V和P， 或者V和U。
爱国 勤学 务实 奋进
水蒸气形成雨雪 空气、地表吸热 光热转换 空气变热形成风
光化转换 光合作用
食物中的化学能
光电转换
煤炭
爱国 勤学 务实 奋进
国内太阳能研究方面的相关论文数量：
35000
30000 25000 20000 17452 13965 9191 14618 15000 11252 8719 7906 7027 10000 4832 5602 6484 5000
33207 26203
22265 17244
0
历年论文数量
以上数据来源：中国知网 /
搜索关键词：太阳能 爱国 勤学 务实 奋进
三、热力学原理
从热力学角度分析传热，首先要明白两个概念的变化。 第一，通常传热研究具有不同温度的两个或更多表面之间净能量的交 换，而经典热力学确是基于热力平衡的概念进行分析的即各表面彼此之 间处于平衡，这种平衡包含这些表面之间辐射的平衡； 第二，一般传热将热辐射作为电磁波处理，热力学则将其作为不连续 粒子（光子），从而定义热辐射的热力学性质，并将热辐射系统的热力 学性质归结为吉布斯基本关式 。 热力学的光子模型中所谓光子气体，就是通过聚集光子的空间场与充 满理想气体的空间场假说的类比而得名。
3.2 温度
假设空间V最初是被完全抽成真空，考虑在该空间置物体A，其表面具有发 射和吸收频率为 的光子的特性。如果有许多其他光子在封闭空间穿行，物 体A对这些光子是完全透明的。最后空间充斥着频率为 的单色辐射，同时物 体A达到 的平衡温度，这时认为单色辐射具有同样的温度 ，因为它与测 量温度为 的物体达到了平衡。根据热力学第零定律，热辐射温度也能通过测 定与辐射达到平衡时的物体的温度而间接地决定。
和光子气体所组成的孤立系统系，由于该可逆过程，所以熵增为零， 即
dS0 dS 0
爱国 勤学 务实 奋进
式中， 为光子气系统的熵增，则光子气体系统
对于黑体辐射有
设定在绝对零度时，熵为零，则体积V内黑体辐射的熵值为 单位体积内黑体辐射的比熵为
由此得出以下结论：正如比体积热力学能(u)一样，黑体辐射的比熵 仅是绝对温度的函数。
1 1 从而得出分光子其压力 pv nv hv uv 这里 ，pv的单位为 pa s 3 3
单色辐射占据，有 v
N
V
nv ,m
c2 因
hv,Vavg c
爱国 勤学 务实 奋进
在黑体辐射情况下，同理得到总压力 1 1 p nhv u p 由黑体辐射施加的压力是所有分压力 v之和: 3 3
现在考虑空间V仅包含温度为T的黑体辐射。这些黑体无限小且处于平衡状 态。空间内单位体积和单位频率段的光子数 可以用普朗克的光子体积密 度公式来计算： 8v 2 c 3
式中k为波尔兹曼常数 空间内与光子体密度
nv
exp(hv
kT
1)
nv 相应的单位体积能量为 uv nv hv,即为
8hv3c 3 uv exp(hv ) 1 kT
爱国 勤学 务实 奋进
3.6 热容量
对于在定容加热的黑体辐射，热容量 加，、 有 因 随绝对温度增加而急剧增
在常压下温度变化为零，故定压热容量无限大，即
最后，不管是对单色辐射，还是黑体辐射，光子气体的吉布斯自由焓 为零，即
光子的化学势也是零
N是光子总数。
爱国 勤学 务实 奋进
3.7 辐射系统的可逆过程和循环
太阳能自动跟踪示意图
太阳能自动跟踪示装置 爱国 勤学 务实 奋进
四、太阳能发电系统
太阳能发电分光热发电 和光伏发电。不论产销量、 发展速度和发展前景、光热 发电都赶不上光伏发电。可 能因光伏发电普及较广而接 触光热发电较少，通常民间 所说的太阳能发电往往指的 就是太阳能光伏发电，简称 光电。 下面对太阳能光伏发电 和光热发电做出解释。
工程热力学在太阳能方面的应用
一
太阳能研究背景及现状 热力学原理 提高太阳能利用的途径 太阳能发电站 太阳能前景及展望
二 三 四 五
爱国 勤学 务实 奋进
一、太阳能研究背景及现状
能源是支撑人类文明进步的物质基础，是现代社会发展不可或缺的 基本条件。在中国实现现代化和全体人民共同富裕的进程中，能源始终 是一个重大战略问题。 中国能源发展面临着诸多挑战。能源资源禀赋不高，煤炭、石油、 天然气人均拥有量较低。能源消耗总量近年来增长过快，保障能源供应 压力增大。化石能源大规模开发利用，对生态环境造成一定程度的影响。 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提 出：到2015年，中国非化石能源占一次能源消费比重达到11.4％，单 位国内生产总值能源消耗比2010年降低16％，单位国内生产总值二氧 化碳排放比2010年降低17％。
爱国 勤学 务实 奋进
3.5 熵
考虑一个无限小的可逆过程。其状态由V，U变化到V+dV，U+dU。
根据热力学第一定律，有 Qrev pdV dU 式中，是系统 对于外界环境所做的可逆微元功，是外界向系统的可逆热 量传递，后者伴随着环境熵减少，有
dS0
Qrev
T
式中，T是系统和环境之间相互进行可逆传热的绝热温度。对于环境
爱国 勤学 务实 奋进
同理，用黑体B代替物体A来重复以上讨论。此时空间V中充斥所有频率的光 子，为使其能够容纳最大波长的辐射，假设空间的直线尺寸足够大，且空间V 与环境完全隔离。经过足够长的时间后，空间系统将达到内部平衡，此时黑 体B的温度，也即是与黑体平衡的辐射，或光子聚集物的最终温度。
3.3 能量
爱国 勤学 务实 奋进
3.1 光子
根据相对论，光子的静止质量为零。
能量
h
h p c c
动量
波长
其中
h 6.6261034 J s 是普朗克常数，为频率，c为光速。
爱国 勤学 务实 奋进
当能量以辐射的形式从表面稳定的发射时，光子流的每一个光子的发射都 导致固体中一个原子的能量水平下降。另一方面，光子的吸收伴随着能量传 递到该表面，同时固体材料的原子经历了 向更高能量态的跃迁。
热能 电能 化学能 生物质能
爱国 勤学 务实 奋进
三、提高太阳能装置能源利用率的途径
太阳能装置,如何最大限度的提高太阳能的利用率,解决这一问 题应从两方面入手：
提高太阳能装置的能量转换率 提高太阳能的接收效率
前者属于能量转换领域还有待研究,而后者利用现有的技术可以 解决，应用不同的太阳跟踪系统可以提高太阳能的接收率，为解 决这一问题提供了可能。
可逆绝热膨胀或压缩
考虑容积从 ，在没有热传递的情况下， ， 过程可以描述为 进一步可化为
爱国 勤学 务实 奋进
可逆等温膨胀或压缩
爱国 勤学 务实 奋进
卡诺循环
爱国 勤学 务实 奋进
爱国 勤学 务实 奋进
3.8 封闭黑体辐射的最大有用功
在太阳能转化为机械能的过程中会经历由高温到低温的不可逆能量 转化过程，从而系统必然伴随熵产的发生。那么对热辐射中可以获取 最大有用功便是一直以来讨论的重点。 对封闭辐射系统的分析表明：最大转换效率ηc涉及到以太阳能作为 高温热源，环境作为低温热元的可逆循环。此时Pelela导出了可变反 射封闭系统达到寂态时，所输出的最大有用功及相应效率为
爱国 勤学 务实 奋进
火电需要燃烧煤 、 石油等化石燃料 。 一方面 化石燃料蕴藏量有限 ；另一方面燃烧燃料将排 出CO 2 和硫的氧化物, 因此会导致温室效应和 酸雨, 恶化地球环境 。 水电要淹没大量土地, 有可能导致生态环 境破坏, 而且大型水库一旦塌崩, 后果将 不堪设想 。 另外, 还要受季节的影响 。 核电在正常情况下固然是干净的, 但万 一发生核泄漏, 后果同样是可怕的。 由于以上原因致使人们不得不去寻找新能源 。而新能源 要同时符合两个条件: ①蕴藏丰富不会枯竭; ②安全 、 干 净, 不会威胁人类和破坏环境 。 目前找到的新能源主要 有 2 种, ①太阳能, ②燃料电池 。 另外, 风力发电也可算 是辅助性的新能源 。 其中, 最理想的新能源是太阳能 。
该式由普朗克提出，对其在全频率区域积分，即可得黑体辐射的比体积能量 6 3 4 u uv dv aT 4 式中 a 7.56510 J m k
0
爱国 勤学 务实 奋进
因此，充满在空间V里面黑体辐射能量为 U uV aVT 4 结论：黑体辐射的单位容积总能量仅仅是温度的函数。所以光子气体有与理想
爱国 勤学 务实 奋进
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽 管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为 3.75×1026W）的22亿分之一，但已非常大，太阳每秒钟照射到地 球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差 能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是 地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远 古以来贮存下来的太阳能。太阳能既是一次能源，又是可再生能 源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污 染。
爱国 勤学 务实 奋进
提高太阳能装置的能量转换率
在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层 等，明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生 成主要在i层，入射光到达i层之前部分被p层吸收，对发电是无效的.而a-SiC