資源簡介

(共17張PPT)
11.2 能量轉化的
方向性和效率
既然能量是守恒的，那地球上的能量就不會減少了，為什么還需要節約能源？
新課導入
討論交流 這些情形可能嗎？
一杯水靜置一段時間后，其中的一部分水自行從另一部分水中吸取熱量，沸騰成水蒸氣，另一部分水則內能減少，凝結成冰。
枯萎的花兒，自發從空氣中吸取能量和水分，重煥青春
新知講解
能量轉化的方向性
一
坡底的巨石從周圍環境中獲取能量，滾向坡頂
從北京開到天津的汽車，掉轉車頭，汽車可以從空氣中、已排放的尾氣中吸收能量，不再消耗新的燃料，返回北京
討論交流 這些情形可能嗎？
以上的過程都是不可能實現的，我們在生活中也從未看到這樣的現象發生過。
1.能量轉移的方向性
在熱傳遞的過程中，內能總是自發地從高溫物體轉移到低溫物體，不能相反。如果要使內能從低溫物體轉移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。
例如，電冰箱就需要消耗電能。
結論：說明能量的轉移是有方向性的。
電冰箱制冷要消耗電能
2.能量轉化的方向性
汽車制動時，由于摩擦，動能轉化成輪胎、地面和空氣的內能。
這些消耗的能量不能再自動地被用來驅動汽車。
結論：這說明能量的轉移和轉化的過程可以自發地朝某個方向進行，但不能自發地向相反方向進行。即自發的能量轉移和轉化過程具有方向性。
回到導入：既然自然界的能量是守恒的，為什么我們仍然要節約能源呢？
因為現實的宏觀世界中，物體間一旦存在溫差，就會有熱量的傳遞；摩擦無處不在，機械能會不斷轉化為內能。我們對能量的利用，無法避免涉及熱量的生成與轉移。于是，每一次能量的利用，都會減少這個世界上可利用、便于利用的能量的總量。
這些愿望能實現嗎？
燒水時將天然氣燃燒產生的熱量完全傳遞給水壺中的水？
使用電梯時每消耗1度的電能完全轉化成人或物體的勢能？
騎自行車時我們消耗的每一分體能全部轉化自行車的人的動能？
不能
不能
不能
所有能量利用的過程中，能量損耗不可避免，如燒水過程中，有一定比例的熱量會散發到大氣、壺體中。
(1)輸入能量：天然氣完全燃燒釋放出的化學能；
(2)輸出有效能量：水吸收的那部分能量（用來做有用功的能量）；
(3)輸出無效能量：散發到大氣、壺體中的那部分能量；
能量轉化的效率
二
(4)三者之間的關系為：
(5)為了進一步描述這些過程，人們定義了能量的轉化效率。
輸入能量=輸出有效能量+輸出無效能量
能量轉化效率η=
輸出有效能量
輸入能量
1.任何情況下，η都小于1。
2.在所有的能量利用的過程中，都有以上的關系。
討論交流 各種“效率”
能量轉化效率與機械效率、熱機效率是一回事嗎？
機械效率是有用功在總功中所占的比例。
熱機效率是內能轉化為有用機械能的效率。
能量轉化效率是輸出的有效能量在輸入的能量中所占的比例，是把一種能量轉化為另一種能量。輸入和輸出能量可以是任意一種。
提高能量利用中的轉化效率是節能問題的核心，是可持續發展的重要措施之一。
（1）熱機中，讓燃料盡可能充分燃燒、加強潤滑、減少因機械摩擦造成的能量損失。
（2）鍋爐加熱過程中，加大送風量、將煤塊磨成煤粉，使煤在爐膛內盡可能充分燃燒；在鍋爐的外圍包裹一層不易散熱的材料，減少熱量散失；加大受熱面，減少因廢氣帶走的熱量等。
1.下列說法正確的是( )
A.任何能量都可以無條件地被人類利用
B.內能也可以從低溫物體轉移到高溫物體
C.能量的轉移和轉化都具有方向性
D.在能量的轉移和轉化過程中，能量的總量可能會減少
C
當堂檢測
2.下列說法正確的是（ ）
A．根據能量守恒定律，能源的利用率應該是 100%
B．由于能量既不會消失，也不會產生，總是守恒的，所以
節約能源意義不大
C．節約能源只要提高節能意識就行，與科技進步無關
D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失
D
3.某校初三年級的學生參觀了學校鍋爐房后，提出了以下幾種提高爐子效率的建議，其中不應采納的是（　　）
A．用鼓風機向爐膛內吹風，把煤粒吹起來燃燒
B．把煤磨成粉，用空氣吹進爐膛
C．向爐內多加些煤，加大火力
D．用各種辦法增大受熱面積
C
4.(多選題)提高能量的利用效率，除了不隨便浪費能源外，主要還需改進應用能源的技術常采用的措施有（ ）
A.讓燃料充分燃燒
B.采用保溫隔熱措施，減少熱量的散失
C.充分利用余熱和減少有害摩擦
D.增加能量的轉化環節
ABC
能量轉化的
方向性與效率
能量轉化的效率：η總是小于1
能量轉化的方向性
課堂小結

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