11.2节 能量转化的方向性和效率(课件）-【上好课】九年级物理下册同步精品课堂（教科版）

第十一章 物理学与能源技术 第2节 能量转化的 方向性和效率 太阳能电池板 我们知道能量可以转化和转移，在常温常压下，哪一种过程是可以自发进行的？ 水 冰 新课导入 能量的转化和转移无处不在。然而，许多情况下虽然并不违背能量守恒定律，但在实际情形中却不会发生，这是为什么呢？ 一、能量转化和转移的方向性 试着分析以下过程能否实现，以及实现过程中能量转化情况。 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收热量，沸腾成水蒸气，另一部分水则内能减少，凝结成冰 枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春 坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶 从北京开到天津的汽车，掉转车头，汽车可以从空气中、已排放的尾气中吸收能量，不再消耗新的燃料，返回北京 以上的过程都是不可能实现的，我们在生活中也从未看到这样的现象发生过。 “转化”是指能量的形式发生变化，“钻木取火”是机械能转化为内能，而机械能和内能是两种不同形式的能。 能量转化 7 能量转移 “转移”是指能量的形式不发生变化，如“热传递”只是内能从高温物体（部分）转移到低温物体(部分)。 能量的转移和转化具有方向性 热量只能从高温物体(部分)转移到低温物体(部分)，不能相反，具有方向性，否则就要消耗其他的能量。 高温 低温 现实的宏观世界中，物体间一旦存在温差，就会有热量的传递；摩擦无处不在，机械能会不断转化为内能。我们对能量的利用，无法避免涉及热量的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。 二、能量转化中的效率 用燃气灶烧水，目的是把水烧热或者烧开，我们希望燃烧每一升天然气产生的热量都完全传递给壶中的水，使之升温、沸腾。你觉得这可能是实现吗？ 骑自行车上学时，我们希望消耗的每一分体能能全部转化为自行车和人的动能，这可能吗？ 12 生活经验告诉我们。这些理想情况都不可能发生。在所有的能量利用过程中，能量损耗不可避免。以烧水过程为例，有一定比例的热量会散发到大气。 如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入能量，而把水吸收的那部分能量称为输出有效能量，把散发到大气中的那部分能量称为输出无效能量，则根据能量守恒定律，有如下关系： 输入能量 = 输出有效能量 + 输出无效能量 能量转化效率 能量转化效率η = 输出有效能量 输入能量 在任何情况下，能量转换效率η都小于1，因此永动机不存在。 机械效率是有用功在总功中所占的比例。 热机效率是内能转化为有用机械能的效率。 能量转化效率是输出的有效能量在输入的能量中所占的比例，是把一种能量转化为另一种能量。输入和输出能量可以是任意一种。 能量转化效率与机械效率、热机效率是一回事吗？ 课堂小结 课堂小结 方向性：能量转移和能量转化的方向性 能量转化效率：η总是小于1 17 1.下列对能量转化的描述不正确的是（ ） A.摩擦生热属 于机械能转化为内能 B.蓄电池充电属于电能转化为化学能 C.太阳能电池利用太阳充电属于光能转化为电能 D.发电机工作属于电能转化为机械能 D 课堂练习 2. 水电站发电时，水从高处向下冲击水轮机的叶轮，转动的叶轮带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序为（ ） A.势能一电能一动能 B.势能一动能一电能 C.电能一动能势能 D.动能一势能一电能 B 3.关于热机能量转化的效率，下列说法中正确的是（ ） A.热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 B.热机做的有用功越多，效率一定越高 C.热机消耗的燃料越少，效率一定越高 D.热机做功越快，效率一定越高 A 4.如图所示为内燃机的能量流向图，热机能量转化的效率(η)等于（ ） A. B. C. D. 燃气内能E1 内能废气E2 有用机械能E3 散热损失E4 机械损失E5 D $$