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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 因为小球跟空气摩擦，一部分的机械能转化为内能，最终小球会停下来，这部分内能能自动的转化为机械能吗？ 新知导入 1.知道能量的转移和转化是有方向性的。 2.理解能量转化过程中的“效率”问题。 学习目标 思考：水能从低处往高处流吗？水能自发地从低处往高处流吗？ 用抽机就能实现水从低处往高处流。 如果水是自发地流只能从高处往低处流，同样能量的自发流向也不是随意的，即能量的转化具有方向性。 新知学习 01 能量转化的方向性 1.讨论交流：这些情形可能吗？ 试看分析以下过程能否实现，以及实现过程中的能量转化情况。 （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 热传递的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。 注意：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？ 返程不再耗油…… 这是不可能的。因为被其他物质吸收后变为周围环境的内能，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。 通过以上的分析很明显这些过程都是不可能实现的，我们在现实生活中也从未看到这样的现象发生过。自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说能量的转化和转移也是有方向的。 2.能量流动具有方向性 （1）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，反之要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可能的。但如果有外界适当的干预，或满足一定的条件，热量可以从低温物体转移至高温物体。 例如空调可以将热量从低温的室内移至高温的室外，但外界必须做功，这种转移才是可能的，空调不开不做电功，这种转移就是不可能的。 （2）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。 例如钟表在再次上紧发条之前,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）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。 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。 这种说法不正确，因为能量转化具有方向性。 这就是为什么虽然能量是守恒的，我们仍然要节约能源的原因。 思考：因为能量是守恒的，所以我们不需要节约能源，这种说法对吗？并说明原因。 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？ 02 能量转化的效率 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？ 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。 如果把天然气完 ... ...
