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冷凝器的必要性基于熱力學(xué)第二定律——根據(jù)熱力學(xué)第二定律，封閉系統(tǒng)內(nèi)部熱能自發(fā)的流動方向是單向的，即只能從高熱流向低熱，在微觀世界表現(xiàn)為承載熱能的微觀粒子只能由有序變成無序。所以，一個熱機在有能量輸入做功的同時，下游也必須有能量放出，這樣上下游才會有熱能差距，熱能的流動才會成為可能，循環(huán)才會繼續(xù)下去。
所以，如果想讓承載物重新做功，就必須先把沒有釋放的熱能釋放干凈，這時候就需要用到冷凝器。如果周圍的熱能比冷凝器中的溫度還要高的話，為了使得冷凝器降溫，就必須人為做功（一般來說是使用壓縮機）。冷凝后的流體重新回歸高有序、低熱能的狀態(tài)，可以重新做功。
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