【小科普】太阳能– 发展历程与现状
目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能，其余的85%都转换成了无法利用的热能。第二代 ...
热能
太阳能电池作为太阳能光伏的核心组件，其成本和效率一直是影响太阳能光伏应用的重要技术因素。目前市场上大量产的单晶与 多晶硅 的太阳电池平均效率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能，其余的85%都转换成了无法利用的<anchor>热能</anchor>。第二代薄膜电池尽管有较高的可塑性易于建筑界和，但也有转换效率低的缺点。
热能 - 维基百科，自由的百科全书
主菜单

主菜单

移至侧栏隐藏

导航

帮助

搜索

外观

个人工具

## 目录

移至侧栏隐藏

开关目录

# 热能

52种语言

不转换

工具

工具

移至侧栏隐藏

操作

常规

打印/导出

在其他项目中

外观

移至侧栏隐藏

本页使用了标题或全文手工转换

维基百科，自由的百科全书



此條目 没有列出任何 参考或来源。(2021年2月2日)

維基百科所有的內容都應該 可供查證。请协助補充 可靠来源 以 改善这篇条目。无法查证的內容可能會因為異議提出而被移除。

熱能（英語：thermal energy）在熱力學上，是存在於热力学系统（或物體） 內能 的一種形式，是其处于“热平衡”时的“热力学能”。热能的宏觀表現，為该系统或物体的 溫度；微观上来看，热能是由于其构成原子或分子 无序运动 而产生的能量，也是其以 显热 或 潜热 的形式所表现的能量。

一個物體的熱能和其整體的運動狀態（即物體的位置與速度）無關，僅和物體的內部狀態有關，因此我們有時也稱熱能為內能。

熱能這個概念在物理或熱力學方面沒有明確定義，因為內部能量可以在不改變溫度的情況下進行改變，而無法區分系統內部能量的哪一部分是“熱”。熱能有時被鬆散地用作更嚴格的熱力學量（例如系統的（整個）內部能量）的同義詞；或用於定義為能量轉移類型的熱或顯熱（正如作 功&action=edit&redlink=1 "功 (热力学)（页面不存在）")(work)是另一種類型的能量轉移）。熱量和 功&action=edit&redlink=1 "功 (热力学)（页面不存在）") 取決於能量轉移發生的方式。

## 傳播

熱是一種能量的表現方式，所以熱的傳播就是熱能的轉移。並由高溫向低溫流動。轉移方式有三種:

1. 傳導，是一个分子向另一个分子传递通过振动传递能量的传热方式。傳導速率因介質的比熱和狀態有關而異，同介質固體>液體>氣體。固體、液體、氣體皆可呈現。
2. 對流，是流体内部分子运动所导致的传热方式
3. 輻射，是以波或 次原子粒子 传递的方式

## 熱功當量

功與能量的單位是焦耳，熱量的單位是 卡，1卡就是讓1公克的水從14.5 °C 升至15.5°C所需的熱量。英國人焦耳在1837~1847年間，以一連串的實驗證實了 熱量與功之間可以互相轉換，並定出了它們單位之間換算的比值。

## 定义式

热水中一个粒子的热能是：

Uthermal=f⋅12kT.{\displaystyle U_{thermal}=f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}{\displaystyle U_{thermal}=f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}

其中f是指 自由度 "自由度 (物理学)")，T指温度，K为 波尔兹曼常数。例如，在 理想气体 中的一个粒子有三个自由度，因此，

Uthermal,monatomic=32kT.{\displaystyle U_{thermal,monatomic}={\frac {3}{2}}kT.}{\displaystyle U_{thermal,monatomic}={\frac {3}{2}}kT.}

总热能为在系统中所有粒子的热能总和。因此，对于一个有N个粒子的系统，

Uthermal=N⋅f⋅12kT.{\displaystyle U_{thermal}=N\cdot f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}{\displaystyle U_{thermal}=N\cdot f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}

请注意， Uthermal 只是总系统能量的一部分，一些能量不随温度而改变，如 势能、 键能 或 不变质量（E=mc2）。

## 與熱量和內能的關係

熱量 是自發地從較熱的系統或物體傳遞的能量。熱量是轉移的能量，而不是系統的性质，或者“包含”在系統的邊界內。另一方面， 內能 是系統的性质。在理想氣體中，內能是氣體粒子的動能的統計學平均值，作為動力學運動是動力源，也是导致跨越系統邊界的熱量傳遞的原因。在這個意義上，理想氣體的內能可以被認為是“熱能”。然而，在這種情況下，熱能和內能是相同的。

比理想氣體更複雜的系統（如真實氣體）可能會發生相變。相變可以改變系統的內能而不改變其溫度。因此，熱能不能僅由溫度來定義。熱能也不能通過內能和系統內外的淨熱傳遞之間的差異來定義，因為它很容易構建系統開始和結束於完全相同狀態的熱力循環，但是有一個淨循環過程中進出熱量。這些循環可以在相當小的發電機上引起，從而產生轉子以旋轉和發電。這被稱為發電。

由於這些原因，系統的熱能概念不明確，不用於熱力學。

## 歷史背景

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）在1847年題為“物質，生命力和熱力”的演講中，描述了與熱能和熱量密切相關的各種術語。他將“潛熱”和“明熱”這兩個術語分別定義為各種不同的物理現象，即分別是潛在和動能。他將潛在能量描述為在給定的顆粒構型（即潛在能量的形式）中的相互作用的能量，以及由於熱能而由溫度計測量的能量影響溫度的顯熱，他稱之為活力。

## 参考文献

## 参见条目

隐藏分类：​

Wikipedia®和维基百科标志是 维基媒体基金会 的注册商标；维基™是维基媒体基金会的商标。

维基媒体基金会是按美国国內稅收法501(c)(3)登记的 非营利慈善机构。