水蒸汽的热量、做功和能量

水蒸汽的热量、做功和能量

蒸汽的能量本质就是做功的能力。能量转换为机械运动被称为做功，国际单位中的功和能量单位是焦耳，定义为1NM.
一般而言，物理学上的机械功的多少可以由牛顿力学计算出来：
功=力x位移
对于蒸汽等气体，功也可以描述为：施加的压力和变化的体积的乘积：
功=施加的压力x变化的容积
施加的压力为1Pa(或1N/m²)产生的体积变化为1m³，那么这个工程中做了多少功？
做的功=1N/m²x1m³=1Nm(或1J)
使用国际单位的好处，如上例所示，等式中的单位可以相互抵消，最终得到需要的单位。水蒸汽工程上常用热量的单位也用卡是卡路里的简称，卡是非法定计量单位，符号cal,1克纯水的温度升高1摄氏度所需的热量为1卡，合4.1868焦。
根据焦耳的实验观察得到的结论是：机械能（或功）和热能之间是一个相等的关系。他发现：使一定质量的水上升同样的温度时需要的能量是一定的，而无论这个能量是以热能还是功的形式。
一个系统的总能量包含内能、势能和动能。物质的温度直接与内能相关，内能与物质内部的分子运动、相互作用以及结合有关；外部能量与它的速度和位置有关，它是势能与动能的总和。
在蒸汽的能量传递中，存在温度差别最终会导致能量通过热传递的方式进行转移。瓦特是国际单位中功率的单位，它可以定义为热量传递的速率1焦耳/秒。
其它的用来量化热能的单位有英制热量单位BTU（把1磅水温度升高1华氏度所需要的热量）和大卡（把1公斤水加热1摄氏度所需要的热量），这两个单位转化的因子可以从很多资料上找到。
而蒸汽的比焓表示的是蒸汽在给定的时间和条件下的总能量，它与压力和温度都有关系。需要指明的是：它指的是内能和施加的压力所做的功的总和。

虽然蒸汽热量最基本的测量单位是焦耳（J）。由于1焦耳代表的能量非常小，对蒸汽而言太过微小和不方便计算，通常使用的是千焦（KJ）（1000焦耳），而对于蒸汽贸易计量和结算中，则会经常使用吉焦，用符号 GJ 表示。一个吉焦也就是10亿焦耳。而蒸汽的比焓就是一定质量物体的总能量，它的单位通常是KJ/kg。