热能发电，冷为什么不能发电？有没有科学家研究？

　　这个问题提的非常好，从第一次工业革命，人类掌握了热能的利用，以后，就没有人在关注冷的利用，其实啊！冷也是一种能量，可以起个名字叫冷能量，从牛顿定理，到热力学的各种定律，已经运用了两三百年的时间，直到目前基本上到了顶峰，但是，冷能量，很少有可以想象关注，因为它与热能量相比，理论性，和利用，复杂很多，人类还没有发现它的规律，和起源，地球南极北极的冷能源，和宇宙中的冷能源，是不是在宇宙力学和地球力学理论之中？没有哪个科学家来分析这个问题，目前很多人提到的温差发电，也就是半导体温差，发电，其实她还是一个，热能量发电，热和冷的温差越大，这块半导体的电流就越大，应该给冷，没有太大的直接的，理论关系，因为没有热，它就不会产生电流，目前与冷能量有关系的，这是其一，随着人类的科技发展的，探索和发型，冷能量，或者是说冷能源，会得到充分的利用，到那时，可能又是一次技术和工艺的革命
　　热胀冷缩是一切物质的原理。
　　冷能使物体缩小，内部电子运动减慢，而热正好相反。
　　目前世界上所有的发电厂都是以物体的热运动，膨胀产生动力发电的。
　　比如火力发电，把水烧热后产生蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的。核电也是如。
　　一切物质都会遇热膨胀。
　　热胀的道理是什么呢？
　　热胀后的物质内部会产生极速运动。电子的自转速度加快，轨道圆周面积加大，由于旋转产生的离心力，而许多物质单元互相远离，占据了空间许多的面积，这就是膨胀。
　　在一个面积有限的空间，迅速占据很大的面积，而挤压空间就会使四周产生压力，而推动活塞运动。
　　一个物体在常温下不导电，加热到一定的温度后它就能够导电。
　　我们常用的燃气热水器安全系统，就是利用火焰导电这个原理，热运动会产生自由电子，自由电子是物体能够导电的基础。
　　冷能不能发电呢？
　　冷能够产生动力，冷就能发电。
　　目前还是用热量产生动力发电的。
　　一块冰，达到更低的温度就会裂开，而变成雪花。这就是冷的力量，如果人类能够利用冷产生动力，那么冷就能作为动力发电了。
　　很多人对科学还是沉浸在自我幻想之中。发电的原理无非是基于热力学第一和第二定律，电能由其他能量转换而来。针对本问题，电能是由热能转换而来。那么热能是什么？冷的物体有没有热能？
　　1、热力学基本定律
　　发电遵循着热力学第一定律和第二定律。电能是由其他能量转化而来，不会无缘无故的多出来电能。并且，这种能量的自发转化存在着方向性，否则就必须依靠外部干涉，由此能量的转化存在着效率的问题。大多数情况下，能量的转化效率都非常低，50%已经算是非常高的一个效率了。
　　2、热电厂的发电原理
　　我们先来看下热电厂的发电原理。煤之类的可燃烧物进入燃烧的锅炉后，释放出热量，用来加热管道内的工质（俗话就是水），管道内的工质被加热后获得能量，从而将燃烧物里的能量携带出来，液态水变成气态，推动叶轮机旋转，这样热能就变成了叶轮机旋转的机械能。叶轮机的旋转再通过电磁感应技术，转化成电能。
　　从这个过程可知，燃料的燃烧能，需要经过工质的中间过程，再经过机械能的转化，最后才能变成电能。这之间，热量的耗散，机械结构的摩擦，等等，都存在着能量的损失。所以，热电厂的发电效率非常低，大概是30%-40%。
　　3、热机的工作原理
　　热机的工作原理，虽然两者都是燃烧，其实与热电厂不一样。热机并未用到工质，所以少了一个能量的传递环节，相对来讲效率会高一些。如下图，燃料燃烧爆炸后，推动活塞，从而将热能直接转化为机械能。
　　这种热机，通常就是对外做功的，比如汽车的发动机。还有一部分能量会存储起来，以电能的形式，存储在蓄电池内。这部分的原理依然是电磁感应，机械能转化为电能。
　　4、理论分析——冷热环境才能热能的输出
　　虽然，上面两个例子，都介绍了燃料的燃烧，从而获取热能。但是，燃烧仅仅是第一步。光燃烧，是无法获得电能的，必须依靠机械能的转化。聪明的同学一定也发现了上面两个例子的共同点：1）是个系统，分多个阶段，缺一不可。2）都处于一个工作环境之中。3）整个过程是一个循环。
　　针对本问题，第二点就显得非常重要。整个系统都处于一个工质环境之中，这个工作环境温度肯定是低于燃烧后的温度的。这就表明，热量的获取并转化为电能，必须有高温和低温两个环境。这其实也是热力学第二定律所决定的，单纯的从一个热源获得能量的热机并不存在。
　　5、总结
　　我想我已经回答了题主的问题。热发电、冷发电，其实是俗语。热机发电依靠的是冷热两个热源，热机从高温热源获取热量，并转化为机械能，剩余能量排放到低温热源环境中。光靠热或冷，是无法发电的。
　　要回答这个问题，得首先明白发电的基本原理。
　　发电就是利用相应的发电设备，也就是发电机，将其它形式的能源转换为电能的过程。这个其它形式的能源，主要包括太阳能、风能、水能、热能、核能等，先利用机械驱动转化为机械能，然后传递给发电设备，由发点设备再转化为电能，实现发电的功能。
　　世界上的任何能源利用形式，都是通过能量差来实现的，发电也是一样，其它能源转化为电能，那么其它能源就要被消耗，因此利用的就是被消耗的那部分，比如风能差、水流势能差、温度差、原子核能差等，没有能量差的变化，是没有办法转换能量的。
　　利用温度差来发电是目前应用较多的能源转换方式，比如燃煤发电，先将化学能转换为热能，利用输出的热能，把水转化为水蒸气，推动发电机的机械装置进行机械运动，进而推动发电机的磁力线发电，其中热能推动水变为水蒸气，所需的能量来源于燃煤前后的温度变化。
　　＂热＂和＂冷＂是人们衡量物体温度直观感受的表述名词，而在热力学中只有＂热＂的概念，而没有＂冷＂的概念。只要是处在绝对温度以上的物质，本身都具有热能，温度越高，组成物质的微观粒子运动越剧烈。同样，微观粒子运动越剧烈，对外表现出温度就越高，理论上可以创造温差的潜力就越大，对外可以输出的热能就越多，发电效率越高。
　　因此，应用＂冷＂来发电，原理也是一样，必须要有温度差，但与＂热＂发电对比，必须要有额外的能量输入，使＂冷＂变＂热＂，发电的条件要更加苛刻，效率较低。
　　（图片来源网络，侵删）
　　＂冷＂发电的流程如下:将容器中的冷凝剂冷却液化，冷凝剂体积缩小带动活塞运动做功；再将冷凝剂放入室温吸热汽化膨胀，带动活塞反向运动做功。一直重复这个过程就可以让活塞持续运动做功，做的功可以发电也可以做别的。
　　实际上，热和冷都不能发电，发电靠的是温差。冷和热的温差相反，只是在做功的过程中某些动作正好相反而已。其实推广开来，能量是守恒的，不能被创造，能不能发电，主要是看能量是否可用。
　　通常只要有物理量差，物质所携带的能量就是可用的，比如温度差、压力差、电势差、高度差。最简单的是高度差，青藏高原的水不能在青藏高原发电，但是流到低海拔后，有了高度差就可以发电。
　　能量与可利用的能量之间的差别在生活中也会经常遇到:比如电能可以100％的转化为功或者热能，但是热能不能100％的转化成功或者电能。
　　再举一例，一吨300 的过热水蒸气和两吨150 的过热水蒸气，相对于0 而言，它们的热量是相等的。但是都在0 的环境下，300 的水蒸气可以发的电更多。这可以概括为:温度越高，热量的＂质量＂越高，也就是其中可利用能量所占的比例越大。
　　＂冷＂和＂热＂只是温度的相对概念，热力学第二定律告诉我们，我们不可能从单一热源获取能量而不引起其他变化，要想把热能转化为其他形式的能量，我们需要不同温度的两个系统，也就是＂温差＂。
　　目前全球的电能，绝大部分来自热力发电厂，＂热＂可以发电是一个基本常识，于是有人会问了，既然＂热＂能发电，那么＂冷＂可以发电吗？
　　这其实是一个常识误区，热和冷本身并不是指能量，而是描述物体温度的相对高低，比如我们说70 的水是热的，其实是相对于常温水而言，而常温水相对于零下20 的冰又是＂热＂的。
　　热力学第二定律明确指出了热能转化为其他形式能量的条件，就是必须存在温差，在热电厂中，锅炉内烧开的高温水与空气形成温差，于是高温水的热能再向空气转移过程中就能对外做功，最终转化为热能。
　　卡诺循环是最简单的热力学循环，也是高低温热源一定时热效率最高的循环，正卡诺循环的效率与温度密切相关：
　　η=1-T2/T1=（T1-T2）/T1
　　其中T1为高温热源，T2为低温热源，可以看见，如果T1=T2，那么卡诺循环的效率η=0，此时系统无法对外做功，当低温热源T1一定时，温差越大卡诺循环的效率越高。
　　现在热电厂中的超超临界的机组，蒸汽温度超过600 ，这就是热电厂系统中的高温热源，而低温热源是空气（大约20 ），根据卡诺循环计算，理论热效率最高为：
　　η=1-T2/T1
　　=1-293/873
　　66%
　　在实际当中，热电厂并不是采用卡诺循环，算上各种损耗，发电效率只有百分之四十几，比如中国能建东院设计的世界首座六缸六排汽超超临界二次再热机组，发电效率达到了世界最高，发电煤耗低至248.86g/kWh，我们可以根据标准煤（7000千卡/千克）计算出发电效率为：
　　η’=3.6*10^6/(0.24886*7000*1000*4.1868)
　　49.36%
　　根据卡诺循环效率公式，我们要想提高热机效率，一方面可以提升高温热源的温度，另外一方面可以降低低温热源的温度，由于T1在分母上，当温度变化相同时，降低低温热源温度提升的效率更高，也就是说＂冷＂其实比＂热＂带来的能量品质更高。
　　可问题在于，人类生活在地球大气当中，获得＂冷＂的难度要比＂热＂高很多，化石燃料燃烧可以轻松获得数百摄氏度的高温，但是要获得零下一百度的低温却很难。
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　　电是微观粒子运动导致的能量传递，热加速粒子运动，而冷却减弱粒子活动，所以发电用热，人类近现代的发展是＂花式烧开水＂的缩影，而冷的应用在于节能 而不是产能 。
　　电是现代最普遍应用的一种能源形势，因为电磁效应的发现，磁能生电，只要利用自然力比如风、水等机械能，就能带动发现机发电，完成的是机械能 到电能 的转换；或者利用光、热能，经过转换产生大量热，由此再来烧开水产生高温高压的蒸汽，然后再带动发电机发电，能量转换顺序为化学能-内能-机械能-电能 ；再或者是核能的方式，核能是燃烧物质的＂质量＂产生能量，但是也不能直接利用，所以核能要转化为热，然后还是烧开水，然后发电，转换顺序为核能-内能-机械能-电能 。机械有摩擦，又没有绝对隔热的材料可以方式能量转换过程中的损耗，所以现代无论是哪一种能量转换方式都有一半以上的浪费，十分可惜。人类的发展历程基本上就沿着能量转换方式的脉络进展，最初是化学能烧开水，后来想到了水的重力势能或者风的动能，核能是1940年以后的事情了，总的说来大多数都是利用热产电。
　　冷或者热是人在某一温度下的感受，反映在物理参数上是热量的高或者低，物理学已经确定物质的活动和温度有关，温度是物质微观层面粒子活动的表现，物质活动越剧烈离子间的碰撞摩擦就越多，物质就产热，而冷则相反会减缓物质的活动，所以在宇宙中有绝对零度，是宇宙任何角落都无法达到的温度，在那个温度下所有的物质活动都停止了，而高温却没有极限，宇宙现象越宏大，温度就越高。电也是粒子活动造成的，热又加速物质的活动，所以热是利于产热的，而冷却不利于能源向能量的转换。但是冷却有另一种应用方式，那就是节能领域。超导材料是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料，现在科学家正更进一步地研究高温超导乃至常温超导，目的是减少能量输送过程中的损耗，相当于增加了可利用的能量。
　　宇宙中最普遍的产生能量的天体是恒星，它们内部高温高压，进行着剧烈的核聚变反应，宇宙尚且如此，人类又怎能逆转这个规律。冷自有其利用的价值，只不过现代在低温超导或者常温超导领域的研究还较难走进现实。
　　无论是何种方式发电，本质上都是能量转换的一种形式，热能发电最常见就是燃烧化石燃料，用释放出的热量来＂烧热水＂，用水蒸气带动汽轮机运动，从而通过机械上的联动方式，带动发电机运动，原理就是闭合线圈做切割磁感应线运动，最后可以产生电流。除了用汽轮机等还可以用水轮机带动发电机，那么其前端就变成了带有重力势能的水，上边说的两种就是常用的火电和水电，新兴的还有风能、太阳能等发电，以及利用核能发电等等。
　　能量不可能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个传递到另外一个物体。但能量的形式可能发生改变，内能到机械能到电能或者是势能到机械能到电能。＂热＂之所以能够发电，这代表着的是一种内能，从微观角度上来看就是分子、原子等的热运动剧烈程度，最后表现出的就是物体的温度。
　　冷和热完全是一种相对的概念，仅仅拿出一个物体测出它的温度，你认为这个物体是冷还是热。如果想要判断得出结论，这个时候我们可能用手去触碰一下，跟自己的体温比较就可以确定冷热。但也没有人规定比我们体温高就是热，比我们体温低就是冷啊。如果一千摄氏度和一万摄氏度相比较，那么这个一千摄氏度就是冷的，但在我们的意识中一千摄氏度就是绝对高温了。
　　热能或者说内能实际上就是微观粒子的平均动能，因此只要是分子运动，那就会具备能量。如果围观粒子不运动静止，那么温度就是出现最低的极限值。但是根据量子力学不确定性原理来看，微观粒子运动不可能为零，但有一个量子力学的最低限制，这个时候物体呈现出的温度就是绝对零度，但这只是理论上的温度最低值。
　　因此说冷热是相对概念，并非是冷的物体就不具备能量了，因为只要有温度差就会向外辐射能量，理论上来讲主要具备能量就可以实现能量的转化，因此说用冷来发电也未尝不可。只要找到更低温度的物体，那么就可以实现能量的传递，发电自然也是可以的。除非是冷到极致，无限接近于绝对零度，那么这个时候只能接收其它物质或者周围环境辐射来的能量了。
　　当然这只是从理论上来说，如果真的在现实生活中来应用是不可能的，因为没有效率。因为你要想用冷来发电，就需要找一个更冷的物体，这岂不是多此一举。除了这种辐射的形式，还有利用机械能传递的方式。最简单的就是把一种气体降温加压液化，体积急剧变小，最后能量释放气体膨胀的时候就可以提供机械能，但这种方式比较生拉硬套。或者说因为热胀冷缩的存在，给一个物体降温，当再次给其升温的时候，物体发生膨胀这就是机械能。
　　至于＂冷＂是否能发电，从最简单的角度考虑就好了，就是是否具备能量，只要具备就可以完成能量传递，自然可以发电。
　　文/杜若，图片来源网络侵删。
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　　不管什么发电，都要能量，热就是一种能量，这个＂热＂不是人体感觉到的热，不是说50度就是热，0度就是冷，而是以开尔文温度的0度为标准，0度开尔文温度等于-273.15摄氏度，0开尔文温度以上的物质都会带有热量，所以你所说的冷和热，都是属于有热量的物质，并不是两种相反的属性，只是热量多和少的区别，热量多自然发的电就多。但是直接用热量发电本来效率就低，温度再低的话，就很难产生电量，所以目前没有用冷来发电，但是不代表未来没有。
　　这是一个有趣的问题，虽然我在以前的文章中曾经解释过其中的原理，但是我觉得还是有必要从另一个角度来分析一下这个问题，因为其中蕴含着更深刻的，有关科学思维的事情。
　　天生的逻辑远不如后天培养的逻辑
　　首先我们要知道，为什么提问者会认为＂热＂与＂冷＂是两种元素。
　　科学思维真的是反直觉的，我们认识世界，并在事物间建立因果关系是进化赋予的，但是这种能力并不完善，解决不了太复杂的问题。在生物行为学上有一个非常著名的实验，叫＂迷信的鸽子＂，美国心理学家纳金斯设置了若干个机械喂食装置，每台机器面前都守着一只希望获得食物的鸽子，这个机器的投食间隔是设定是固定的15秒（后来加到了60秒）。
　　实验进行了几天后后，神奇的事情发生了，这些鸽子纷纷开始做起奇怪的运作来，有的不停地点头，有的不停的跳，还有的开始疯狂地逆时针旋转。这些鸽子看起来就像是……正在执行某种奇特的宗教仪式。
　　这是因为生物本能地需要寻求适应环境的方法，所以在大脑中必然将＂获得食物＂与＂自己的某种努力＂联系在一起。于是因为巧合，鸽子在某个运作时出现了一次喂食，于是它尝试着重复这个动作，恰好食物再一次出现了，于是鸽子就将＂获得食物＂与＂动作＂联系在了一起。 实验者
　　鸽子将有前后时间关系的两件没有内在逻辑的事联系在了一起，其实就是迷信的本质。普通人虽然不会上这种固定时间的当，但如果将时间变成随机的，也会发生同样的事。但是如果参与实验的是科学家，那么他们就会用统计学的方法研究投食机制，最终明确＂随机＂的事实。也就是说，经过科学思维的锻炼的认识方法是强大而有力的，也是超越生物本能的。
　　提问者与多数普通人相似，其实我们的义务教育并没有将科学思维普及给大家（当然外国其实也没好多少）。所以人们常常会以自己认识世界的观念去理解世界，然后提出一些让人哭笑不得的问题，这个问题就是个典型。
　　冷始终在参与发电
　　好的，说了这么多，还是得解释一下这个问题。其实只要把理解世界的概念修正为科学的，问题也就自然解决了。首先我们得知道＂热＂与＂冷＂是一对相对的概念，二者是相对存在的，没有冷哪来的热呢？也就是说，当我们意识到＂热＂可以用于发电的时候，也就必然已经包含了这样一个事实——＂冷＂已经参与了发电。
　　一定的温度本身并没有发电的能力，想象一下有一个处处都是1000 的环境，那么任何用＂热＂发电的机器都无法运转。我们需要的是温度差，只有能将＂热＂排放到＂冷＂中的条件，才能让＂热＂流动起来，变成电能。这就像是高处的水，只有在流向低处時才能发电，如果它只能一直呆在高处，那么我们就不能认为其中存在着可利用的能量。
　　如果要解释得更深入一点，就需要涉及到＂熵＂的概念了，熵是物理体系混乱度的衡量单位，本质上来说，任何能量的变化都是熵的流动。因为对我们有意义的是＂有序＂而非＂混乱＂，所以通常会用＂负熵＂来描述。
　　＂负熵＂拥有不可逆转的流动方向，在一个封闭的体系中只能减少不能增加。所以当我们想获得某种能源时，其实是想获得能量上携带的负熵。可有意思的是，热能其实是所有能量中负熵较低的，而电能则是负熵较高的，要怎么样才能让负熵实现＂逆向流动＂呢？
　　当然，人类是没有能力改变物理规则的，但是我们可以用一些其它的手段，在满足基本条件的情况下也能获得更多负熵，那就是富集——把热能中低密度的负熵集中到高密度的电能中来，这么做要付出的代价就是消耗掉一些负熵，这样就不会违背熵不可逆流的规则。
　　消耗负熵，其实也就是增加熵（所以负熵不能逆流的规则叫熵增定律），那么这些多余的熵要如何排放出去呢？当然是排放到环境中去，也就是＂冷＂的地方，接受了来自热源的排放——尾气或是冷却蒸汽后，冷的地方变热了一点，熵也就增加了一点，于是负熵的流动就可以成立，发电机也就可以正常运行了。
　　这就是用＂冷＂发电的答案了，我们一起都在利用着＂冷＂发电，自然也就没什么可研究的啦，我是酋知鱼，一条不会发电的科学作者，欢迎关注！