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1℃水蒸气的潜热如果全部转换为显热,凝成的水可升温几何?

已有 11800 次阅读 2015-1-27 03:40 |系统分类:科研笔记| 温度, 热力学, 凝结, 水蒸气

1摄氏度水蒸气的内能为2376.3kj/kg, 1度的液态水内能为4.2kj/kg,因而凝结将释放的潜热为2376.3-4.2=2372kj/kg。

水的比热为4.2kj/K/kg,假想比热为常数且无论温度多高都是液态,则蒸气潜热全部传递给等质量的水后,可引起的升温显热理论值为=2372/4.2=565℃。

事实上水的沸点仅100度,因而上述假设不妥,但不影响想象的情形估计。

等质量温升假设既然有高于沸点的硬伤,不妨考虑加码质量尺度,以拖低温升更实际一点。这样的话,如果将1kg重的1度水蒸气的潜热全部转化为显热,可以换一种说法:它可以将5.65kg的水从1度“烧”开至100度;或者说:它可以将56.5kg的水从1度升温10度;或者说:它可以将565kg的水提升1度。

前述结论中之所以包含“如果”两字,是因为一般来说,水蒸气不会自发地、乖乖地、无条件地凝结成水,也不会凝成水后立即将水温自发推高!

因为热力学第二定律不允许无条件地用1度的“低温”水蒸气热源,去加热温度高于此热源的工质,除非1度的水蒸气被认为具有的“等价温度”1+565=566℃套现了,则只要目的工质温度低于这个等价温度就能被加热

但无论如何,理论上一定存在这种当量关系。

因而1的水蒸气,在能量守恒的大前提下,其等质量置换成液态水意义下的“视在温度”,或称“潜在温度”,或称“虚拟温度”,或称“相对论性温度”应该是566℃。前述各引号中的术语仅是我的私人定制,学术界尚未有统一的对应术语。

除非这个“视在温度”能“显形”,或者说“套现”,否则这个所谓的等效毕竟有点指鹿为马的味道。好在自然界偏偏就可以找到一个“显形”视在温度的物理方法,使得不必为让热力学第二定律难堪而内疚,好歹也算打擦边球地遵守了该定律。我以后会慢慢道来。

这篇博文有一个姊妹篇,参阅:湿空气脱湿换来的凝结热返给所在干空气可升温几何?




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1 王安良

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