前段时间写了篇关于一元二次方程的文章：
好巧不巧，后来刷XHS竟然刷到曹则贤老师的一个演讲：从一元二次方程到规范场论。这不得不让人怀疑，XHS是不是我们肚子里的蛔虫，总是会推送我们所想、所说、所疑惑的。
在那个演讲的民众采访环节，问大家记不记得一元二次方程，有的人插科打诨，说一元三次（three for one）更划算，还有人一本正经地说了半天二元一次方程的消元法……可想而知，规范场论就更非常人所能理解了。
跳过了难懂的规范场论，我又发现曹则贤2023-2024的跨年演讲：热力学，一个简单原理的传奇。心想，这个我应该能看懂，就饶有兴致地开始了学习。
PPT下载链接：
https://pan.baidu.com/s/14-nM4utruuY4ipOq5CjL2w?pwd=2024 提取码：2024
中科院物理所公众号
热力学原理：卡诺原理大白话——凡是不以做功（Work）为目的的传热都是浪费。
我们在电力电子散热领域做的事情，就是尽可能快地、以尽可能低的温差，将电力电子器件工作时产生的热损耗散出去。按照以上这个大白话，无论我们把传热做得多么优秀，全都是“浪费”，就像邓紫棋唱的“全都是泡沫，是一刹的花火”，那我们作为散热工程师的存在还有意义吗？
存在之问，令人虎躯一震。赶紧翻出热力学书，复习一下关于卡诺原理的章节，非常喜欢下面这本书的风格：
我们在传热学高手的自我修养这篇文章中，还介绍过这本书作者的《流体力学》。
查阅这本书关于卡诺循环、卡诺原理和卡诺热机的章节，可以帮我们弄清楚“浪费”二字的真意，消除我们的幻念和恐慌。
一种热机（蒸汽发电）的示意图
热机是一种循环装置，热机中的工质在每个循环结束时返回到其初始状态。在这个循环过程中对外产生的净做功量与工质从高温热源得到的热量之比，就是这个热机的效率。
热机的效率可以达到100%吗？它的理论极限是多少呢？
目前运行的大多数做功设备（热机）的效率低于40%，相对于100%似乎很低。然而，当评估实际热机的性能时，效率不应与100%相比；相反，应该将它们与在相同温度限制下运行的可逆热机的效率进行比较——因为这是效率的真正理论上限，而不是100%。 FUNDAMENTALS OF THERMAL-FLUID SCIENCES
这个定义就是卡诺效率，其中温度采用开尔文温标（K）。
复习到这里，可以回到我们一开始的疑问：凡是不以做功为目的的传热都是浪费？
以电力电子器件的传热（没有回收任何热量用于做功）为例，如果热损耗从80摄氏度（353 [K]）向70摄氏度（343 [K]）传递，在这个高低温限制下运行的可逆热机的效率是 1 - 343 [K] / 353 [K]=2.8%。
也就是说，如果发生100焦耳的热量传递，它本来至多能有2.8焦耳变成净功，现在因为单纯传热（没有经过热机做功）就把这部分本来有用的热能浪费了，所以应该说浪费了2.8焦耳的热能（这一部分是可用能），而不是所有传热量都是浪费。
简而言之，浪费的含义应该是有用未用、该得未得。电力电子器件的温度相对于环境的温差本来就不太高，根据卡诺效率的计算，器件余热的有用性不高，“不以做功为目的地传热”也并不会浪费多少。
这下搞传热的可以松一口气了，毕竟浪费的有用能不多。实际上，传热不只有做功这一个目标，还可以用于很多其他目的，例如保证电子器件的寿命，例如加热、保温等……
所以，搞传热的不是在耍流氓！
