11.2 能量转化的方向性和效率 (共18张PPT) 2023-2024学年物理教科版九年级下册

(共18张PPT)
11.2 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？
新课导入
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
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。
新知讲解
能量转化的方向性
一
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？
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？
能量转化的效率
二
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：
以烧水过程为例，有一定比例的热量会散发到大气。
输入能量=输出有效能量+输出无效能量
为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。
能量转化效率η=
输出有效能量
输入能量
任何情况下，η都小于1。
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：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。
能量转化效率=
输出有效能量
输入能量
它们都可表示为：
节约能源、提高能源的利用率的方法:
采用新技术、新设备，改进工艺流程，减少能的转化次数，充分利用余热，用高效节能的新产品代替高耗低效的旧产品等，都是节约能源的根本措施。
1．下列说法正确的是（　　）
A.能量是守恒的，所以无须节约能源
B.物体的温度越高，含有的热量越多
C.热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反
D.相同质量的0℃的水比0℃的冰内能少
C
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2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　）
A.在自然界中不是所有能量都能利用
B.能量的利用是有条件的，也是有代价的
C.不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D.汽车，刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
D
3.关于能量守恒定律及能量转化或转移的方向性，下列说法中错误的是（　　）
A.能量不能被创造或被消灭
B.自然界中自发进行的热传递过程总是从高温物体向低温物体进行
C.内能可以自动地、不引起其它变化地完全转化为机械能
D.自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有方向性的
C
4.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
1.能量的转化和转移是有方向性的
2.能量转化的效率η ：
能量转化效率η=
输出有效能量
输入能量
课堂小结