11.2 能量转化的方向性和效率（20页）课件 2024-2025学年物理教科版九年级下册

(课件网) 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 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？ 新知导入 1.认识到能量转移具有方向性。 2.知道能量转化的效率。 学习目标 讨论交流 这些情形可能吗？ 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。 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。 一、能量转化的方向性 新知学习 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 枯萎的花儿，也不可能自发从空气中吸取能量和水分。 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！ 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 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。 能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。 研究表明，如果某个过程中涉及了热量，能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”，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。 因为现实的宏观世界中，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。 【思考】既然自然界的能量是守恒的，为什么我们仍然要节约能源呢？ 在实际工作和生活中，人们把一种能量转化为另一种能量总是为了某种目的： 用燃气灶烧水，目的是为了把水烧热或烧开；并希望烧水时将天燃气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水。 使用电梯是为了把人或物体提高到一定的高度；并希望每消耗1千瓦时的电能完全转化成人或物体的势能。 二、能量转化中的效率 生活经验告诉我们，这些理想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 。 以天燃气烧一壶水为例： 1.输入能量 我们把天然气完全燃烧释放出的化学能称为输入能量。 3.输出无效能量 把散发到大气、壶体中的那部分能量称为输出无效能量。 2.输出有效能量 壶水水吸收的那部分能量称为输出有效能量。 输入能量=输出有效能量+输出无效能量 4.输入能量、输出有效能量和输出无效能量的关系 根据能量守恒定律： 为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。 5.能量转化效率 即η = ，任何情况下，η<1! 能量转化效率= 输出有效能量 输入能量 其实，在所有的能量利用的过程中，都有以上的关系。 W有 W总 讨论交流各种“效率” 在“机械与功”一章中，我们研究了机械效率，即有用功在总功中所占的比例；在“改变世界的热机”一章中，我们又知道了热机的效率，即内能转化为有用机械能的效率。这些效率，跟我们今天学习的“能量转化效率”是一回事吗？为什么？ 机械效率定义:有用功在总功中所占的百分比，叫机械效率，机械效率总小于1。 热机效率：热机所做有用功（有效利用的能量）与燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机效率。 热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1。 提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。 能量转化效率 = 输出有效能量 输入能量 即都可表示为： 能量的转化具有方向性: 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。 能量转化中的效 ... ...