11.2 能量转化的方向性和效率（17页）课件 2023-2024学年物理教科版（2024）九年级下册

(共17张PPT)
11.2 能量转化的
方向性和效率
既然能量是守恒的，那地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源？
新课导入
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。
枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春
新知讲解
能量转化的方向性
一
坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶
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
讨论交流 这些情形可能吗？
以上的过程都是不可能实现的，我们在生活中也从未看到这样的现象发生过。
1.能量转移的方向性
在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使内能从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。
例如，电冰箱就需要消耗电能。
结论：说明能量的转移是有方向性的。
电冰箱制冷要消耗电能
2.能量转化的方向性
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能。
这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。
结论：这说明能量的转移和转化的过程可以自发地朝某个方向进行，但不能自发地向相反方向进行。即自发的能量转移和转化过程具有方向性。
回到导入：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？
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。
这些愿望能实现吗？
烧水时将天然气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水？
使用电梯时每消耗1度的电能完全转化成人或物体的势能？
骑自行车时我们消耗的每一分体能全部转化自行车的人的动能？
不能
不能
不能
所有能量利用的过程中，能量损耗不可避免，如烧水过程中，有一定比例的热量会散发到大气、壶体中。
(1)输入能量：天然气完全燃烧释放出的化学能；
(2)输出有效能量：水吸收的那部分能量（用来做有用功的能量）；
(3)输出无效能量：散发到大气、壶体中的那部分能量；
能量转化的效率
二
(4)三者之间的关系为：
(5)为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。
输入能量=输出有效能量+输出无效能量
能量转化效率η=
输出有效能量
输入能量
1.任何情况下，η都小于1。
2.在所有的能量利用的过程中，都有以上的关系。
讨论交流 各种“效率”
能量转化效率与机械效率、热机效率是一回事吗？
机械效率是有用功在总功中所占的比例。
热机效率是内能转化为有用机械能的效率。
能量转化效率是输出的有效能量在输入的能量中所占的比例，是把一种能量转化为另一种能量。输入和输出能量可以是任意一种。
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。
（1）热机中，让燃料尽可能充分燃烧、加强润滑、减少因机械摩擦造成的能量损失。
（2）锅炉加热过程中，加大送风量、将煤块磨成煤粉，使煤在炉膛内尽可能充分燃烧；在锅炉的外围包裹一层不易散热的材料，减少热量散失；加大受热面，减少因废气带走的热量等。
1.下列说法正确的是( )
A.任何能量都可以无条件地被人类利用
B.内能也可以从低温物体转移到高温物体
C.能量的转移和转化都具有方向性
D.在能量的转移和转化过程中，能量的总量可能会减少
C
当堂检测
2.下列说法正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是 100%
B．由于能量既不会消失，也不会产生，总是守恒的，所以
节约能源意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失
D
3.某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不应采纳的是（　　）
A．用鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．把煤磨成粉，用空气吹进炉膛
C．向炉内多加些煤，加大火力
D．用各种办法增大受热面积
C
4.(多选题)提高能量的利用效率，除了不随便浪费能源外，主要还需改进应用能源的技术常采用的措施有（ ）
A.让燃料充分燃烧
B.采用保温隔热措施，减少热量的散失
C.充分利用余热和减少有害摩擦
D.增加能量的转化环节
ABC
能量转化的
方向性与效率
能量转化的效率：η总是小于1
能量转化的方向性
课堂小结