12.2能量的转化 课件 2022-2023学年高中物理（沪科版2020必修第三册）（15张PPT）

(课件网) 12.2 能量的转化 目录 contents 什么是能源 01 02 能源如何分类 03 如何开发和利用新能演 各种形式的能量可以相互转化。如图12-10所示是-辆行驶中的蒸汽机车，燃料燃烧将化学能转化为内能，蒸汽机再将内能转化为机械能。在吸热化学反应中，内能转化为化学能;在发电机和电动机中，电能和机械能相互转化;照明灯发光时，电能转化为光能;电池充放电时，化学能和电能相互转化。利用能源本质上就是利用能量的转化过程。 新课导入 大 家 谈 电能的产生及其使用包含了哪些能量转化过程 能量转化过程是否会产生或损失能量 01 在学习机械能守恒定律时我们知道，在只有重力和弹力做功的情况下物体的动能和势能可以相互转化，而两者之和即总机械能保持不变。人们根据积累的经验和大量的生产实践、科学实验发现，不只是机械能守恒，在任何能量转化过程中能量的总量都不变。这就是能量守恒定律( law of conservation of energy ):能量既不会凭空产生，也不会凭空消失;只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分;在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 能量守恒定律的发现是科学史上的重大事件。人们曾经认为互不相关的各种现象，如力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物学....... 都能通过能量守恒定律联系起来，把表面上不同的各类运动统一在同一个自然规律之中。恩格斯把能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为 19世纪的三大发现。能量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，一切现象都遵循这一定律。 直到现在，能量守恒定律仍然是我们研究自然科学强有力的工具。 凡是能量守恒的过程就一定能发生吗 02 人死不能复生、破镜不能重圆，覆水难收、落叶……这些事实和成语都反映了一个道理———实际过程具有 “单向性”或“不可逆性”(图12-12)。而且，这是另外一条重要的物理规律的表现。 下面我们通过简单的例子来考察“单向性”的含义。 烧开的水放在空气中会逐渐冷却，最终温度与室温相同。谁也没有见过这样的现象:热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高。这里所说的“自发地”，指的是没有任何外界的帮助，也没有对外界产生任何影响。这说明热传递过程具有单向性，只能自发地从高温物体传向低温物体。 自由膨胀和扩散现象也具有单向不可逆性。如图12-13所示，隔板将气室隔成两部分;左边有气体，右边为真空。抽去隔板，气体会自发地向真空区域膨胀，最终均匀地分布于整个容器。但我们从未观察到相应的逆过程:气体自发地缩回容器的一边。又如图12-14所示，两种不同的气体可以自发地混人对方，最后形成均匀混合气体，但是绝不会发生相反的现象:两种气体均匀混合后又自发地各自分开回到原处。 能量转化的方向性是指内能和其他形式的能量(如电能、机械能等)的相互转化具有方向性。电能和机械能可以无条件地(自发地)转化为内能，而内能不可无条件地转化为电能和机械能。 秋千在来回摆动许多次后总会停下来，它通过克服阻力做功而使其机械能转化为内能。同样，我们也从未观察到相应的逆过程:传到空气中的这部分内能重新自发地转变为机械能而使秋千恢复摆动。 热传递、气体自由膨胀、分子扩散、摩擦生热……这些现象的逆过程并不违反能量守恒定律，却从未能自发地发生。大量事实表明，自然界中的一切实际变化都具有方向性。朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的。如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定要外界施加影响，或者对外界产生影响，这就是自然过程的不可逆性。 既然能量守恒，为什么还会有能源危机 0 ... ...