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1 # 木木夕木目心悟
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2 # 眾裡尋她仟百渡
雖然問題表述非常不嚴謹,但還是能看明白。為了方便回答,還是整理一下,同時設定一下條件。
在絕熱條件下(排除環境因素),用電將相同質量的水從0度升溫到100度和從100度降溫到0度(不含冰和水蒸汽,排除固化和汽化潛熱),哪個過程的能耗大?
因為熱是低階能源,因此加熱過程可以直接用電,但用電不可以直接降溫,因此,為了方便比較,假設這兩個過程均使用相同能效比(指EER和COP相同)的熱泵進行。此外,假設水的比熱容在整個升溫和降溫過程中不發生變化,均為4200J/Kg.K。
如果不考慮其它因素(比如環境)的影響,理論上說,1Kg水從0度升溫到100度吸收的熱量,和水從100度降溫到0度釋放的熱量是完全相同的,都是4200J/Kg.K*100K*1Kg=420KJ,約摺合0.1166667Kwh。如果使用能效比均為4.2(指EER和COP)的裝置加熱與升溫的話,電能消耗就是100KJ,約合0.0277778Kwh。
所以,這個問題的答案很簡單,按照修正後限定條件的問題,相同質量的水從0度升溫到100度吸收的能量,和水從100度降溫到0度釋放的能量是完全相同的,因此,這兩個過程消耗的能量也是完全一樣。
當然,在實際生活中則不同,因為我們都習慣於用電磁爐或天燃氣等燃料燃燒加熱水而用冰箱冷卻水,不太可能都去使用熱泵。在這種情況下,顯然製冷的能耗更低。同時,環境溫度也會對加熱和冷卻的過程產生影響,而且,加熱使用的能源也會有所不同。比如天燃氣,電力同樣會產生差異。但製冷,我們通常只能藉助遵循卡諾迴圈原裡的製冷裝置(半導體制冷技術尚未得到普及)完成。所以實際生活中,通常是加熱消耗的能量更多些。
如果忽略外界溫度影響,按理水從0攝氏度升到100攝氏度和從100攝氏度降到0攝氏度需要的能量是一樣的,用電能升降溫度,由於電具有熱效應,升溫較容易,電能轉化率高,用電無法直接降溫,需要製冷機,需要把電能轉化成製冷機壓縮機的機械能,同時受壓縮機效率影響,及電能轉化機械能的效率影響,所以升溫需要的電能較少