1.3.2热力学基础‬

1.热量‬

热量是物体分子不规则热运动动能大小的量度，热量可从高温处向低温处传递，其传递的方式有3种。

传导‬。热量在‬物体‬内部‬从‬高温端‬向‬低温‬端‬直接‬传递‬的‬现象‬。容易‬传递‬热量的‬材料‬称为‬热导体‬，好的‬热‬导体‬一般也是‬好的‬电‬导体‬，如‬铜‬、银‬、铁‬、铝‬等‬。不容易‬使‬热‬通过‬的‬材料‬为‬绝热体‬，如‬软木‬、空气‬、棉花‬及‬泡沫‬材料‬。

对流‬。在液体‬或‬气体中‬，通过‬其‬自身‬的‬流动‬，把‬热量‬从‬一处‬传递‬到‬另一处‬的‬现象‬。

辐射‬。火焰‬或‬加热‬到‬高温的‬固体表面‬会向外‬发放‬出‬光线‬，并向周围‬传‬热‬，这种‬传递‬方式‬称为‬辐射‬。热辐射‬在‬真空中‬都可进行‬（如‬太阳光照‬到‬地球上‬）。

常用的热量单位如下：

卡‬。在‬标准‬大气压‬下‬，将‬1g纯水‬或‬加热‬或‬冷却‬，使其‬温度‬升高‬或‬降低‬1°C时‬，所加进或‬放出‬的‬热量‬即为‬1卡‬，用‬cal表示‬，因卡‬的‬单位‬太小‬，工程上‬常用‬千卡‬即‬大卡‬表示‬，其‬符号‬为‬kcal。

焦耳‬。作用着‬1N力‬的‬作用点‬在‬力的方向上‬移动‬1m所做的功‬，叫‬1焦耳‬，焦耳‬用‬“J”表示‬。

在国际单位制中，将热量单位与功的单位统一为“焦耳”。

英热单位‬。将‬标准‬大气压下‬，将‬1磅‬（1磅‬=0.454kg）水‬加热‬，使其‬温度‬升高‬1°F时‬所需要的‬热量‬，称为‬一个‬英热单位‬，用‬符号‬“Btu ”表示‬。

1kJ=0.239kcal

1kcal=4.19kJ

1kcal=3.969Btu

1Btu=252cal

1kcal=427kg•m

1kW=860kcal/h

1美国冷吨=3024kcal/h

1日本冷吨=3320kcal/h

1冷吨就是一吨0°C的水在24h之内变成同温度的冰所放出的热量。

2.比热‬

将1kg物质的温度每升高（或降低）1K所需要吸收（或放出）的热量数值称为比热。

在国际单位制中，比热的单位为kJ/kg•K(即千焦/千克•绝对温度）。

物质的比热值越大，就越难升温或降温。例如：水的比热为4.19kJ/kg•K，铜的比热为0.39kJ/kg•K，因此将1kg水的温度每升高1K(亦即1°C）需要吸收4.19kJ的热量，而将1kg铜的温度每升高1K则只需要0.39kJ的热量。

3.汽化与液化‬

物质从液态转变为气态的过程称为汽化。物质汽化时需要吸收一定的热量。汽化的方式有蒸发与沸腾两种。

蒸发‬。外‬液体‬表面进行‬的‬汽化‬现象‬称为‬蒸发‬。蒸发‬可‬在‬任何温度下‬进行‬，温度‬愈高‬或‬液体‬表面‬压力‬越低‬，则‬蒸发‬愈快‬。

沸腾‬。在‬液体‬表面‬和‬内部‬同时进行的‬汽化‬现象‬称为‬沸腾‬。沸腾‬必须在‬温度‬达到‬沸点‬（准确的‬说，应该是‬达到‬饱和温度‬）时‬才能‬进行‬。对‬液体‬加热‬或‬降低‬液体‬表面压力‬，都可‬使‬液体‬沸腾‬。

汽车空调系统是采用降低压力的方法使制冷剂在蒸发器内完成汽化过程的。

物质从气态转变为液态的过程称为液化。物质液化时需要放出一定的热量。对气体冷却或对其加压，都可使气体液化。

汽车空调系统是通过增大压力促使制冷剂在冷凝器中完成液化过程的。

4.显热‬与‬潜热‬

在对物质加热的过程中，只要物质的状态不发生变化，那么加入的热量就会使物质的温度升高，这种不改变物质状态只引起物质温度变化的热量称为“显热”。也就是说，显热只对物质的温度有影响，并不影响物质的状态。比如，在水的冰点与沸点的范围内，对水进行加热，它的温度就会上升，在此期间水的状态不会发生改变。

当水温达到沸点时，若继续给其俩色，水温便停留在沸点处并不上升，直至水完全变成水蒸气为止。在整个过程中，加入的热量只是使水变成水蒸气，也就是说这部分热量使水发生了状态的变化。这种不改变物质温度而只改变物质状态的热量称为“潜热”。

（1）汽化‬潜热‬

1kg液体全部变成同温度的气体所需吸收地热量称为汽化潜热（kJ/kg)。水的汽化潜热为22571kJ/kg，制冷剂R-13的汽化潜热为165kJ/kg。

(2)溶解‬潜热‬

1kg固体全部变成同温度的液体所需吸收的热量称为溶解潜热（kJ/kg)。

5.过热度‬与‬过冷度‬

蒸汽的温度高于其所处压力下对应的饱和温度时，此蒸汽称为过热蒸汽。而过热蒸汽的温度与其饱和温度之差称为过热度。

液体的温度低于其所处压力下对应的饱和温度时，此液体称为过冷液体。而过冷液体的温度与其饱和温度之差称为过冷度。

6.空气‬的‬湿度‬

空气湿度是指空气中所含水蒸气量的多少。空气湿度的表示方法有以下3种。 （1）绝对湿度‬

单位容积空气中所含水蒸气的质量，称为空气的绝对湿度（kg/m³）。

（2）含湿量‬

在湿空气中，与单位质量干空气同时并存的水蒸气量称为该空气的含湿量(湿空气是由干空气和水蒸气组成的）。

含湿量=是空气中水蒸气的质量/湿空气中干空气的质量

（3）相对湿度‬

空气中水蒸气的分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之比称为相对湿度。它表示空气接近饱和的程度。

对湿度=空气中水蒸气的分压力/同温度下饱和水蒸气的分压力×100％

相对湿度越小，表示空气越干燥，吸收水蒸气的能力就越强；相对湿度越大，表示空气越接近饱和程度，说明空气越潮湿，吸收水蒸气的能力就越弱。当相对湿度等于0时，则为干空气；当相对湿度等于100％时，则为饱和空气。

我们平常所说的空气湿度，就是指空气的相对湿度。雨天的空气湿度可认为是100％；在我国，南方比北方的空气湿度大，夏天比冬天的空气湿度大；夏天，在相同温度下，空气湿度越大，人感到越热；空气湿度越大，水就越难汽化。

(4)空气湿度的‬测量‬

在汽车空调系统中，常用干、湿球温度计来测量空气的温度和湿度。干、湿球式温度计的结构如图1-1所示。

干、湿球温度计是由两支完全相同的水银温度计组成的，其中一支温度计就是一般的求合影温度计，称为干球温度计，它测出的是干球温度，也就是平常意义上的温度；另一支温度计是在水银温度计地水银球上裹有湿纱布，此即湿球温度计，它测出的温度称为湿球温度。由于水的蒸发吸收力热量，因此湿球温度计的读数要小于干球温度计的读数。空气的相对湿度越小，湿纱布强的水分蒸发速度就越快，吸收的热量就越多，湿球温度便越低，两支温度计的读数值相差就越大；相反，空气的相对湿度越大，湿纱布上的水分蒸发速度就越慢，吸收的热量就越少，湿球温度便越接近干球温度，两支温度计的读数值相差六越小。当空气的相对湿度达100％，即为饱和空气时，干、湿球温度计的读数便相同。

以水为例，相变过程的进行情况如图1-2所示。

7.制冷系数‬

制冷压缩机的制冷性能系数COP是指在某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机功率的比值。

COP值是制冷系统的经济指标，COP值越大，说明此制冷系统越经济。COP值与制冷循环的工作参数、制冷剂种类、压缩机类型因素有关。

8.容积‬效率‬

压缩机在运行过程中，由于存在节流损失、余隙损失、预设及泄漏等损失，引起实际输气量总是小于理论输气量，为此引入容积效率的概念。容积效率是指压缩机在吸气状态下的实际输气量与理论输气量之比，一般用

表示。

9.制冷能力‬

制冷能力是指汽车空调制冷系统在稳定状态下葱蒸发器处测量的制冷量。由于压缩机转速是随着发动机转速的变化而变化的，其制冷量也是经常变化的。因此，只能以某一种固定工况来说明制冷能力，即额定工况时的制冷量。

额定制冷量是指汽车空调制冷系统外规定的实验条件及试验设备下运行时，单位时间内蒸发器从空气中吸收的热量，用W表示。这个规定的实验条件各国是不一样的。我国和日本规定的实验条件是压缩机转速为1800r/min，蒸发器进风干球温度为（27±1）°C，湿球温度为（19.5±0.5）°C，冷凝器进风温度为（35±1）°C，风速为4.5m/s，蒸发器规定风量或风机额定电压为12V。