内容正文:
11.2能量转化的方向性和效率
讨论:既然能量是守恒的,那地球上的能量就不会减少了,为什么还需要节约能源?在实际中会出现能源危机吗?
1.讨论交流:这些情形可能吗?
(1)一杯水静置一段时间后,其中的一部分水自行从另一部分水中吸取热量,沸腾成水蒸气?另一部分水则内能减少,凝结成冰?
一、能量转移和能量转化的方向性
内能的转移(热传递)是有方向性的,内能总是自发地从高温物体向低温物体转移而不会自发地由低温物体向高温物体转移。
(2)枯萎的花儿,自发从空气中吸取能量和水分,重焕青春?
枯萎的花儿,也不可能自发从空气中吸取能量和水分。
(3)坡底的巨石从周围环境中获取能量,滚向坡顶?
机械能可以全部转化为内能,而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化!
(4)汽车从北京开到天津,掉转车头,可以不再消耗新的燃料,从空气、尾气中吸取能量,返回北京?
散失的内能及由于摩擦转化成了轮胎、地面和空气的内能,不能再自动地转化为机械能驱动汽车。
我们无法把这些内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
我们从石油中提炼出汽油,内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。
化学能
内能
内能
机械能
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能,供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后,这些能量无法再变回能源。
化学能
内能
内能
电能
2.能量的转化、转移具有方向性
(1)能量转移的方向性
热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,不可能自发地从低温物体向高温物体转移。如果要使热量从低温物体转移到高温物体,就需要消耗更多的其他形式的能量。
例如:电冰箱就需要消耗电能。
(2)能量转化的方向性
指内能和其他形式的的能量(如电能、机械能等)的相互转化具有方向性。其他形式的能量可以自发地转化为内能,而内能不可无条件地转化为其他形式的能量。
钟表上紧发条后终会停下,机械能终会完全转变为内能,内能不可自发地转化为机械能。
总之,如果某个过程涉及了热量,能量的转化(和转移)是有方向的,无法自发地沿反方向发生,除非我们耗费额外的能量提供帮助。
思考:因为能量是守恒的,所以我们不需要节约能源,这种说法