外行学空分（2）一一热量热能，冷量冷能，热量平衡和冷量平衡（二）

Yb2021

# l' n) T" Z6 g7 x5 J   从有效能的角度而言，环境状态又称为死态，环境状态下的物系有效能等于零！从热量冷量的角度而言，环境温度是冷热的分界，环境温度以上的物系具有热量热能，环境温度以下的物系，具有冷量冷能！不同的时空环境状态是不一样的，如果以整个宇宙为热力学的研究对象，那么它的环境状态是温度绝对零度和真空压力！如果以地球之下层大气为热力学的研究对象，那么就是我们在前帖所描述的情况。
   大气下层的温度压力空气组成虽然在前帖所描述的范围之内，但其实也是千变万化，正是存在这样的千变万化，大气下层才会有风雨雷电，风花雪月生命的蓬勃！如果大气下层的温度压力是均衡一致的（象大气上层的同温层一样），那可就是真正的死态了，既没有了风雨雷电也没有风花雪月，生命也就不存在了！
2 T# [( l) M% c) T  Z, P    以上是定性的讨论，任何偏离环境状态（死态）的物系都具有有效能，偏离越大有效能数量越大！要让物系偏离环境状态，就需要能量的输入，而要让物系保持偏离环境状态也需要不断地输入能量。这其实就是热力学第二定律的真正涵义。热力学第二定律又称为熵增大定律或有效能减少定律即在没有物系外能量输入的情况下，孤立的物系总是自发地向着熵增大有效能减少的均衡状态（死态，环境状态）演化，最终和环境状态（死态）完全一致！
    为了对热力学过程进行定量计算，我们需要引进热量，功，有效能，熵，焓这样的过程参数和状态参数。其中热量和功是过程参数，而有效能，熵，焓则是状态参数。热量和功，熵和有效能大家比较熟悉而且我们在讨论热量平衡和冷量平衡时暂不涉及，就不多说了，我们着重讨论焓的定义和运用！
. y* G9 X6 @0 X7 O8 w    焓是一个状态参数，焓的定义是H=U+PV，其中U是物系或气体的内能（热能），PV则是压力能，U+PV则是总内能，是比U（热能）范围更大的内能！所以烚差却有确切的物理涵义就是热量（内能）和功的增减值！根据热力学第一定律，任何物系内能（广义）的增减等于输入输出功！功（压缩功）输入内能增加，功（膨胀功）输出内能（广义）减少。据此即可进行焓功的衡算，其衡算方程式即为热量平衡方程式或冷量平衡方程式，两者是一致的，都是基于热力学第一定律的恒等式。其间区别在于环境温度以上的热量功衡算称为热量平衡，环境温度以下的热量功衡算称为冷量平衡！
5 Y2 a7 t0 o" s! ?, w    对于烚的确切涵义，我曾经指出焓是一个状态参数，是为了热力学过程的定量计算方便而定义的，H=U+PV，其中U是所谓的内能完全可以理解为以绝对零度为基准的热能，而PV同样可以理解为以绝对零度真空为基准的压力能。对于实际气体而言，随着气体温度的降低，随着分子之间的吸引力开始起作用，气体会液化甚至固化！这个时PV就等于零了！但对于理想气体而言，情况就不一样了，何谓理想气体？气体分子之间除了布朗运动的斥力之外，无论温度多低，压力多大气体之间的平均距离多小都只有布朗运动的斥力而没有其它的作用力。这样的气体当然是所谓的理想气体，理想气体不存在实际气体的等温焓差，也不会液化或固化，是可以无限压缩的。对于理想气体而言焓是有确切的物理涵义的，那就是焓是内能压力能（以绝对零度为基准）之和！而PV就是以绝对零度为基准的压力能！而实际气体只有在压力较低温度较高的情况下才近似于理想气体！