2.能量转化的方向性和效率

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能量转化的方向性ppt

效率=输输出入的的有总用能能量量 ×100％
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电动机
发电机
热传递
能源与可持续发展
大气污染
水污染
人类在消耗能源，尤其是使用化石能源的同时，也给环境带来了一些问题，如废气对大气污染，废渣对土壤污染，渗漏的石油造成水污染等。
我们是不是应该立即停止使用化石能源呢？说说你的看法。
能量转化的方向性和效率小结
永动机不可能制成！
1、能量转化与转移的方向性规律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、能量转化的效率
——第二类永动机也不可能制成！
世界能源的资源状况及消耗种类比例
能源
已探明储量
可开采年限
石油 1.36×1012t 30~40年
天然气
1.38×1015 m3
50~60年
煤
2×1013t 约300年
人类面临严重的能源危机！
利用能源的过程带来的环境问题
温室效应
.
酸雨
光化学烟雾、浮尘
臭氧层受到破坏
你认为这样的永动机可以制造成功吗？
单. 向性过程人：死不能复生
自发的
.
破镜不能重圆覆水难收
单向性
光阴似箭
不可逆性
总结：自然过程的方向性
大量的事实表明，自然界中的一切实际变化过程
都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发
生的，相反方向的变化却是受到限制的。这时如
果要使变化了的事物重新回复到原来的状态，一
能量的转化与守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭
空消失，它只能由一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。

《能源与可持续发展》教案

学案5 能量的转化与守恒能源与可持续发展(选学)[学习目标定位] 1.了解各种不同形式的能，知道能量守恒定律的探索过程.2.能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题.3.知道能源短缺和环境恶化问题，增强节约能源和环境保护意识．知识储备区一、能量的转化与守恒1．能量的多样性：自然界中能量的形式多种多样，例如，机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等．2．能量守恒定律的确立过程：目前科学界公认迈尔、焦耳、亥姆霍兹是能量守恒定律的奠基者．3．能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变．4．能量守恒定律确立的意义(1)揭示了自然界各种运动形式不仅具有多样性，而且具有统一性．物体的各种运动形式之间可以相互转化．(2)宣布“第一类永动机”不可能制成．二、能源与可持续发展1．能量的转化效率：能量的转化效率＝有用的能量输入的能量.2．能量转化和转移的方向性：能量的转化和转移具有方向性，或者说能量的转化和转移具有不可逆性．3．第二类永动机不可能性：第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性.学习探究区一、能量守恒定律 [问题设计]在验证机械能守恒定律的实验中，重物带着纸带下落时，计算结果发现，减少的重力势能的值大于增加的动能的值，即机械能的总量在减少．原因就是存在纸带和打点计时器之间的摩擦力和空气的阻力等．是不是考虑了各种摩擦和阻力后这部分能量就消失了呢？答案不是．它转化成了机械能以外的其他形式的能量，除重力或弹力做功外，其他任何力对物体做功使物体的机械能增加或减少的过程，实质上都是其他形式的能与机械能相互转化的过程，在转化的过程中，能的总量是不变的．这是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条普遍规律的一种特殊情况．[要点提炼]1．能量守恒定律的理解某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等． 2．能量守恒定律的表达式 (1)从不同状态看，E 初＝E 终． (2)从能的转化角度看，ΔE 增＝ΔE 减． (3)从能的转移角度看，ΔE A 增＝ΔE B 减．3．第一类永动机违背能量守恒定律因而不能制成．二、能量的转化效率 [问题设计]观察教材中轿车的能量流向图，计算下列问题．(1)轿车行驶时，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？ (2)在散热器和排气管中散失的能量占多大比例？答案 (1)燃料的能量为70 kW，做有用功的能量为9 kW，所以有用功的能量占的比例为970×100%≈12.9%.(2)散失的能量为52 kW，比例为5270×100%≈74.3%. [要点提炼]1．机器做功不能将输入的能量全部转化为有用的能量，必然会有一部分能量损失掉． 2．能量转化效率是转化为有用功的能量跟输入能量的比值，即能量的转化效率＝有用的能量输入的能量.三、能量转化和转移的方向性 [问题设计]一碗热水放在室内，过一会自动变凉，说明热量从高温的水传给了周围的空气．若把一碗凉水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？答案会，凉水放到温度较高的环境中，吸收周围空气的热量，水的温度升高；不会，将水放到温度较低的环境中水不会自动变热．[要点提炼]1．能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性．(1)热传递具有方向性，即与热现象相关的能量转化过程是有方向性的．内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不能自发地从低温物体向高温物体转移．(2)做功具有方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化．2．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性．四、功能关系的理解1．功和能的关系可以从以下两个方面来理解：(1)不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度．2．常用的几种功能关系功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性势能变化W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2负功弹性势能增加合力做功正功动能增加负功动能减少动能变化 W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1除重力(或系统内弹力)外其他力做功正功机械能增加机械能变化W其他＝ΔE＝E2－E1负功机械能减少两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能变化 fs相对＝Q注意功和能的本质不同，并且功和能也不能相互转化，而只能是通过做功实现能量的转化．典例精析一、对能量守恒定律的理解例1 下列关于能量守恒定律的认识正确的是( )A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了解析根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失．能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B对，D错．永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C对．答案 ABC二、能量守恒定律的应用例2 如图1所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m .在管口右端用盖板A 密闭，两边液面高度差为h ，U形管内液柱的总长度为4h ，拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为( )图1A.116mghB.18mghC.14mghD.12mgh解析去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧12h 的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q ＝18mg ·12h ＝116mgh ，故A 正确．答案 A三、对功能关系的理解及应用例3 如图2所示，在光滑的水平面上，有一质量为M 的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m 的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L 时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为s ，求这个过程中图2(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块减少的动能；(4)系统机械能的减少量．解析画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)m 、M 间相对滑动的位移为L ，根据能量守恒定律，有Q ＝μmgL ，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量．(2)根据动能定理有μmg (s －L )＝12mv 2－0，其中(s －L )为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔE k m ＝μmg (s －L )，说明摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增加量．(3)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系，得ΔE k M ＝－μmgs ，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgs .(4)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE ＝μmgL . 答案 (1)μmgL (2)μmg (s －L ) (3)μmgs (4)μmgL课堂要点小结一、能量守恒定律的表达式E 初＝E 终或ΔE 增＝ΔE 减或ΔE A 增＝ΔE B 减．二、能源与可持续发展1．能量的转化效率：转化为有用功的能量跟输入能量的比值． 2．能量转化和转移的方向性．三、功能关系的理解 1．功是能量转化的量度． 2．常用的几种功能关系.自我检测区1．(对能量守恒定律的理解)利用能源的过程实质上是( ) A．能量的消失过程B．能量的创造过程 C．能量不守恒的过程D．能量转化或转移并且耗散的过程答案 D解析利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程，在能源的利用过程中能量是耗散的，A、B、C错误，D正确．2．(能量守恒定律的应用)一颗子弹以某一速度击中静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是( )A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量 C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和 D．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的内能之和答案 BD3．(功能关系的应用)如图3所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为s 0，滑块以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程．图3答案 1μ(v 202g cos θ＋s 0tan θ)解析滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s ，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为Q ＝12mv 20＋mgs 0sin θ 又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q ＝μmgs cos θ解以上两式可得s ＝1μ(v 202g cos θ＋s 0 tan θ).。

第12.3节能量转化的方向性

第十二章热力学定律12.3 能量转化的方向性目标导航知识要点难易度1. 自发过程的方向性：热现象都是不可逆2. 热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述3. 能量的耗散和品质退降★★★★★知识精讲一、热力学第二定律1.自发过程的方向性(1)问题：在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或消失的过程是不可能出现的。

但符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？(2)自发热现象：热传递：从高温到低温；气体膨胀：体积由小到大扩散：密度由密到疏；摩擦生热：做功转化为热(3)凡是涉及热现象的自发过程，都有特定的方向性。

而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。

这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

(4)本质上，自发的热现象是从有序到无序的过程。

用熵来表示无序程度，即热现象过程都是熵增加的过程。

2. 热力学第二定律内容反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。

(1) 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。

制冷机工作原理Q1=Q2+WQ1：向高温热库放出的热量W：外界所做的功Q2：从低温热库吸收的热量克劳修斯表述阐述的是传热的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量可以自发地从高温物体传向低温物体。

强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体”要实现相反方向的过程，必须借助外界的做功，因而产生其它影响或引起其它变化。

(2) 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。

热机工作原理Q 1=Q 2+WQ 1：从高温热库吸收的热量W ：对外界所做的功Q 2：向低温热库散发的热量机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部转换为机械能。

“不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。

(3) 第二类永动机如果一台热机，效率为： 1211Q Q W Q Q η-==，热机从热源吸取的热量Q 1全部变成功W ，即Q 2＝0，该机器唯一的结果就是从单一热源吸取热量全部变成功而不产生其它影响。

《能量转化的方向性》讲义

《能量转化的方向性》讲义在我们生活的这个世界中，能量的转化无处不在。

从太阳的辐射能转化为地球上万物生长所需的化学能，到汽车燃烧汽油将化学能转化为机械能，能量的转化贯穿着我们生活的方方面面。

然而，在这些看似寻常的能量转化过程中，存在着一个至关重要的特性——方向性。

什么是能量转化的方向性呢？简单来说，就是能量的转化不是随心所欲、任意进行的，而是具有一定的规律和限制。

有些能量转化过程可以自发地进行，而有些则不能，或者需要特定的条件才能实现。

让我们先来看看一些常见的自发能量转化过程。

例如，热总是从高温物体自发地传递到低温物体。

想象一下一杯热咖啡放在室温下，随着时间的推移，咖啡会逐渐冷却，热量从热咖啡传递到周围的空气中，直到咖啡和周围环境达到相同的温度。

这个过程是自然而然发生的，不需要我们施加额外的力量或干预。

再比如，重物从高处落下，其重力势能会自发地转化为动能。

一个在山顶的石头，当没有外界约束时，会自动滚落下来，重力势能不断减少，转化为石头下落的动能。

然而，与之相反的过程却不是自发的。

热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，石头也不会自动从地面滚回山顶，增加其重力势能。

这就是能量转化方向性的体现。

为什么会存在这种方向性呢？这与热力学第二定律密切相关。

热力学第二定律有多种表述方式，其中一种常见的表述是：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。

用通俗的话来解释，就是在能量转化的过程中，总会有一部分能量变得无法被有效利用，这部分能量通常以热能的形式散失掉。

例如，在汽车发动机中，燃料燃烧产生的能量只有一部分转化为驱动汽车前进的有用功，大部分能量都以热量的形式散失到环境中。

这种能量转化的方向性对我们的生活和社会有着深远的影响。

在能源利用方面，它提醒我们能源的使用不是无限的，而且在能量转化过程中会存在效率的限制。

比如，传统的火力发电站，通过燃烧煤炭将化学能转化为电能，其效率通常只有 40%左右，这意味着大部分的能源都被浪费了。

教科版物理九年级下册能量转化的方向性和效率随堂检测

11.2 能量转化的方向性和效率同步卷1一．选择题（共10小题）1．关于能的概念，下列说法中正确的是（）A．一个物体只有做了功，才能说明它具有能B．一个物体被站立的人举在手中，物体不能做功，所以物体没有能C．一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能D．一个物体已经做的功越多，说明它具有的能越多2．下列对能量转化的描述不正确的是（）A．蓄电池充电：电能——化学能B．太阳能电池板：电能——太阳能C．萤火虫发光：生物质能——光能D．内燃机工作：化学能——内能——机械能3．初中阶段，我们学习了许多有趣的物理现象。

关于以下现象的解释正确的是（）A．图甲：用丝绸摩擦的玻璃棒接触验电器金属球的瞬间，电子由玻璃棒向金属箔转移B．图乙：给瓶内打气，瓶塞跳起能量转化形式与热机做功冲程能量转化形式相同C．图丙：设想的永动机有可能实现，因为它遵循能量守恒定律D．图丁：将气球在头发上摩擦后它们相互吸引，是因为分子间存在引力的缘故4．流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。

那么关于功和能，下列说法不正确的是（）A．物体已经做的功越多，具有的能越多一B．物体做功的过程就是能量转化的过程C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳D．物体有时既具有动能也具有重力势能5．在“电闪雷鸣”这一自然现象中，没有涉及到的能量形式（）A．电能B．声能C．电磁能D．核能6．关于能的概念，下列说法中正确的是（）A．一个物体能够做功，就说这个物体具有能B．一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多C．一个物体做了功，说明这个物体具有能D．用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能7．2021年9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，神十二安全降落在东风着陆场预定区域（如图所示为飞船返回过程模拟示意图）。

下列有关说法正确的是（）A．火箭的燃料燃烧的过程是内能转化为化学能B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能C．在大气层内的降落过程中，与空气摩擦是机械能转化成内能D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的比热容8．下列用电器工作时，关于能量转化说法正确的是（）A．日光灯只把电能转化为内能B．石英钟只把电能转化为声能C．电动汽车把电能转化为机械能和内能D．电池充电是把化学能转化为电能9．下列关于能量转化和守恒的说法中，正确的是（）A．水力发电过程中，内能转化为电能B．手机充电过程中，电能转化为机械能C．柴油机做功冲程中，内能转化为机械能D．热机的工作过程不遵循能量守恒定律10．下列关于能的转化和守恒的叙述，正确的是（）A．电风扇工作时，将机械能转化为电能B．汽车匀速下坡时，机械能守恒C．汽油机做功冲程中，机械能转化为内能D．绿色植物的光合作用将光能转化为化学能二．填空题（共3小题）11．小阳和小乐在收听新闻中发现：海啸、山洪、泥石流、火山爆发等自然灾害频繁发生。

能量转化的方向性和效率ppt课件

(5)为了进一步描述这些过程，人们定义了能量的转化效率。输出有效能量
能量转化效率η= 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。
讨论交流这些情形可能吗？
坡底的巨石从周围环境中获取能从北京开到天津的汽车，掉转车头，汽
量，滚向坡顶
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
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
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（ C ） 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
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（ ABC） 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
二能量转化的效率
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；

高中物理【能源与可持续发展】教案知识点

高中物理【能源与可持续发展】教案知识点学习目标要求核心素养和关键能力1.知道能量转移或转化的方向性。

2.知道能源的分类与应用。

3.了解能源与社会可持续发展的关系。

科学责任增强节约能源的意识，注意保护环境。

一能量转移或转化的方向性1．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2．能量转化或转移的方向性科学研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

3．能量耗散(1)燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。

电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。

这种现象叫作能量的耗散。

(2)能量耗散是从能量转化的角度反映自然界中的宏观过程具有方向性。

二能源的分类与应用1．不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。

化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。

2．可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能。

这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。

3．能源的应用：近年来，我国在能源开发方面取得了很大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电等。

三能源与社会发展1．能源利用的三个时期：柴薪时期、煤炭时期、石油时期。

2．能源是人类社会活动的物质基础。

3．能源对社会发展的影响(1)随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。

(2)人类的生存与发展需要能源，能源的开发与使用又会对环境造成影响。

可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。

(3)要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式。

热力学第二定律文字表述

热力学第二定律文字表述热力学第二定律：能量的自发转化趋于增加熵热力学第二定律是热力学中的基本定律之一，它描述了能量转化的方向性。

热力学第二定律可以用许多方式表述，其中最常见的一种是熵的增加原理。

熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的无序程度。

熵的增加表示系统的无序程度在自然过程中总是增加的。

换句话说，系统倾向于从有序的状态转化为无序的状态。

这个过程是自发进行的，不需要外界的干预。

为了更好地理解热力学第二定律，我们可以通过以下几个方面来加深理解。

1. 热传导：热传导是一种能量传递的方式，它遵循热力学第二定律。

热传导的基本原理是热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会反过来。

这是因为高温物体的分子运动更剧烈，能量更加分散，而低温物体的分子运动较为缓慢，能量更加集中。

因此，热力学第二定律告诉我们，能量的自发传递是一个从高温到低温的过程。

2. 热机效率：热机效率是衡量热能转化效率的指标。

根据热力学第二定律，任何热机的效率都不能达到100%。

热机效率的上限由卡诺循环给出，它是一个理想化的热机模型。

卡诺循环在等温和绝热过程中工作，通过最大限度地减少熵的增加来提高效率。

然而，无论如何优化，热力学第二定律限制了热机的效率，使其无法达到100%。

3. 熵的增加：熵的增加是热力学第二定律的核心概念。

熵的增加意味着能量转化过程中的无序程度增加。

例如，当我们将一杯热水与冷水混合时，热水的热量会传递给冷水，使整个系统的熵增加。

这个过程是不可逆的，因为无法将冷水的热量再转移回热水，使系统回到原始的有序状态。

4. 热力学箭头：热力学第二定律还引入了时间箭头的概念。

时间箭头指出自然界中一些过程的不可逆性。

根据热力学第二定律，系统倾向于从有序到无序的方向发展，即由低熵状态向高熵状态转化。

这个过程是不可逆的，无法通过反向过程恢复原始的有序状态。

总结起来，热力学第二定律描述了能量转化的方向性，即能量自发地从高温物体传递到低温物体，使系统的无序程度增加。

2019_2020春九年级物理全册18.4能量转化的基本规律18.5能源与可持续发展基础与强化必刷题(含解析)

18.4能量转化的基本规律◆要点1 能量守恒定律（1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变，这个规律叫能量守恒定律。

（2）意义：①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一。

②从原子到宇宙，只要有能量转化，就一定服从能量守恒定律。

◆要点2 能量的转化（1）能量存在的形式：机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等。

（2）能量的转化：不同形式的能在一定的条件下，可以相互转化。

（3）能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。

（4）能量转化和转移的区别：转化，能量的形式发生变化；转移，能量的形式没有变化。

◆要点3 能量转移和转化的方向性（1）方向性：能量的转化和转移都有方向性。

（2）能量的利用：我们在能量的转化和转移过程中利用能量。

18.5 能源与可持续发展◆要点1 能量转化的效率（1）能量转化装置的效率：输出的有用能量与输入的总能量的比值叫能量转化装置的效率。

（2）能量转化装置的效率计算：效率=输出的有用能量×100%输入的总能量◆要点2 能源与可持续发展（1）能源问题：①世界上能源消耗巨大，化石能源蕴藏量有限；②能源消耗会造成不同程度的环境恶化。

（2）解决能源危机：①节约常规能源，提高利用率。

②改进能源结构、大力开发新能源。

Δ基础题系列◆1. (2019·黄石)能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是（）A．目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的B．能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的C．风力发电机将风能转化为电能D．水能、太阳能都是可再生能源【答案】B【解析】A、核电站发电利用的是原子核的裂变，故A正确；B、能量虽守恒，但可以利用的能源是有限的，不是取之不尽用之不竭的，故B错误；C、水电站主要是将水中蕴含的机械能转化为电能，故C正确；D、水能、太阳能可以从自然界源源不断地得到，属可再生能源，故D正确。

热辐射与能量转换：太阳能利用与热能转换的原理

热辐射与能量转换：太阳能利用与热能转换的原理引言：能源问题近年来成为全球范围内关注的焦点，随着化石燃料的不可持续性和环境问题的日益突出，寻找可再生能源成为了当务之急。

而太阳能作为一种可再生的能源，正逐渐成为重要的解决方案。

本文旨在通过物理学的角度，介绍太阳能的利用与热能转换的原理。

第一章：物理定律的应用作为物理专家，理解和应用物理定律是实验的基础。

在太阳能利用和热能转换中，我们要重点了解以下几条定律：1. 斯特藩-玻尔兹曼定律：斯特藩-玻尔兹曼定律表明，一个黑体辐射出的辐射能量与其表面温度的四次方成正比。

在实验中，我们可以利用这个定律来研究太阳的辐射能量以及如何将其转化为有用的能量形式。

2. 热力学第二定律：热力学第二定律规定了能量转化中的方向性和效率，特别是热能转化为其他形式能量的可逆性和不可逆性。

在太阳能利用和热能转换中，我们需要根据热力学第二定律的原理来设计高效的太阳能装置。

3. 热传导定律：热传导定律研究了热能在介质中的传导过程，包括导热性能和传热速率。

在太阳能利用与热能转换中，我们需要了解材料的导热性能，以及如何通过合理的传热系统来转换太阳的热能。

第二章：太阳能利用与热能转换的实验准备为了研究太阳能利用与热能转换的原理，我们需要做一系列实验来验证和探索。

以下是一些实验的准备工作：1. 实验设备：我们需要准备太阳能收集器、传热系统、温度计、热电偶等实验设备。

太阳能收集器用于吸收太阳辐射能量，传热系统用于将吸收的热能转化为其他形式的能量。

2. 实验样本：我们需要准备一系列不同材料的样本，以研究它们的导热性能和热能转换效率。

常用的样本包括金属、陶瓷、塑料等。

3. 实验条件：实验室环境的控制对于太阳能实验至关重要。

我们需要调整环境温度、光照强度和湿度等参数，以模拟不同的实际应用场景。

第三章：太阳能利用与热能转换的实验过程在实验开始之前，我们需要确定研究的具体目标和设计实验方案。

以下是一些可行的实验过程：1. 太阳能辐射测量：我们可以通过太阳能收集器接收太阳辐射能量，并使用热电偶或太阳能电池来测量辐射能量的变化。

能量转化的方向性和效率 PPT课件

9．在一个生态系统的食物链中，如绿色植物→鼠→蛇→鹰，绿色植物经光合作用，将太阳能转化为化学能，并沿食物链逐级传递，然而每级生物进行呼吸作用时，都要释放能量。因此，能量在传递过程中逐渐减少，对此下列叙述中正确的是( B )
A．沿食物链传递能量过程中，能量不守恒 B．沿食物链传递能量过程中，能量仍然是守恒的 C．沿食物链传递能量过程中，有时能量守恒，有时不守恒 D．沿食物链传递能量过程中，总能量没有减少，反而增多了
四、计算题 (16 分) 14．如图所示的是一种太阳能路灯的电路示意图，光控开关 S 白天与 a 点接触，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上与 b 点接触，蓄电池给路灯供电，太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能 7.5 kW·h，能使“12 V 30 W”的一盏路灯正常工作 5 天(路灯平均每天工作 10 h)，求： (1)路灯正常工作时的电阻； (2)正常工作时每盏灯每天消耗的电能； (3)太阳能电池板把光能转化为电能的效率。
5．(6分)如图所示，是大豆生长过程的图示，不过次序已经打乱，请回答下列问题：
(1)正确顺序：__aebdc__。(填字母) (2)相反顺序的情况会不会发生？__不会__。 (3)它说明了什么问题？__能量的转移是有方向性的__。
能量转化中的效率
6．(8 分)用煤气灶把 1 kg、初温为 20 ℃的水烧到 70 ℃，消耗了 10 g 煤气。已知水的比热容是 4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为 4.2×107 J/kg，则水吸收的热量为__2.1×105__J，煤气完全燃烧放出的热量为__4.2×105J，煤气灶烧水的效率为__50__%。
C．在任何时候，能量C的释放都是有益的 D．能量总是守恒的，因此没必要节约能源 3．(4分)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．内能也可能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，能的总量可能会减少

苏教版科学六年级下册5.2《能量的转换》说课稿3

苏教版科学六年级下册5.2《能量的转换》说课稿3一. 教材分析苏教版科学六年级下册5.2《能量的转换》是本册教材中的一个重要内容。

本节课主要让学生了解和掌握能量转换的基本原理，通过观察和实验，使学生能够理解各种能量形式之间的转换关系，培养学生的观察能力、实验能力和科学思维能力。

二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的科学知识基础，对于能量的概念和能量转换的现象有一定的了解。

但在深度和广度上还需要进一步拓展。

学生的观察能力和实验能力有了较大的提高，但还需要在实践中进一步培养和提高。

三. 说教学目标1.让学生了解和掌握能量转换的基本原理。

2.培养学生的观察能力、实验能力和科学思维能力。

3.使学生能够运用所学知识，解释生活中的能量转换现象。

四. 说教学重难点1.能量转换的基本原理。

2.各种能量形式之间的转换关系。

3.运用所学知识，解释生活中的能量转换现象。

五. 说教学方法与手段1.采用问题驱动的教学方法，引导学生通过观察和实验，发现和总结能量转换的规律。

2.利用多媒体教学手段，展示各种能量转换现象，增强学生的直观感受。

3.学生进行实验，培养学生的实验能力和科学思维能力。

六. 说教学过程1.导入：通过展示图片或视频，引出能量转换的话题，激发学生的兴趣。

2.新课导入：介绍能量转换的基本原理，引导学生理解各种能量形式之间的转换关系。

3.观察与实验：学生进行观察和实验，使学生能够通过实践，发现和总结能量转换的规律。

4.总结与提高：引导学生总结能量转换的规律，培养学生运用所学知识，解释生活中的能量转换现象。

5.练习与拓展：设计一些练习题，巩固所学知识，拓展学生的知识视野。

七. 说板书设计板书设计要简洁明了，能够突出本节课的主要内容和知识点。

可以设计成能量转换的流程图或形式，便于学生理解和记忆。

八. 说教学评价教学评价主要包括学生的学习态度、学习过程和学习效果。

通过观察学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告，对学生的学习情况进行全面评价。

常德市六月上旬九年级物理下册第十一章物理学与能源技术 2 能量转化的方向性和效率教案教科版

2. 能量转化的方向性和效率┃教学小结┃第三节内燃机(30分钟)一、选择题1.下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的,你认为让汽车获得动力的冲程是( )2.用酒精灯给试管加热,如图所示,试管口软木塞冲出的过程中,下列说法正确的是( )A.水蒸气对软木塞做功,水蒸气内能增大B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能C.能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同D.试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的3.四冲程的汽油机一个工作循环中,对外做功的次数是( )A.3次B.2次C.1次D.4次4.汽车已走进很多现代家庭,如图为汽车的四冲程汽油机气缸的工作示意图,按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列,下列排序正确的是( )A.乙丙甲丁B.甲丁乙丙C.丙乙甲丁D.丙丁甲乙5.当拖拉机的柴油机出现故障而使转速急剧增加,正常操作已经不能使它停转(这种故障叫“飞车”)时,下列应急措施中可行的是( )A.捂住进气口B.立即找一个隔热的东西捂住排气口C.脚踏刹车板,同时手拉制动器D.让它空转,等油全部耗完自动停下二、填空题6.内燃机有四个工作冲程,如图所示是内燃机的冲程,活塞下降时,燃气内能(选填“减少”或“增加”)。

7.汽油机的压缩冲程中,气缸内汽油和空气混合物的压强,温度。

8.在热机里,通常汽油机的效率比柴油机的效率要(选填“高”或“低”);飞机通常用汽油机是因为;一些重型运输工具,如轮船、火车、大型载重汽车的内燃机使用的是。

三、简答题9.在公路上有一辆小汽车和一台拖拉机发生故障,经检查都是因为蓄电池坏了,不能启动。

有人认为,只要把它们推动以后,汽车和拖拉机都能正常启动,这种说法对吗?为什么?四、实验探究题10.如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图。

由图可知:(1)这种内燃机是机。

(2)它表示的是冲程。

(3)在这个冲程中能转化为能。

(4)完成这一冲程,曲轴和飞轮转转。

(5)内燃机铭牌上标注1 800 r/min字样,则它正常工作时1 s对外做功次。

2017-2018学年教科版九年级下册物理第十一章第二节能量转化的方向性和效率-最新教育文档

2019-2019学年教科版九年级下册物理第十一章第二节能量转化的方向性和效率一、单选题（共10题；共20分）1.下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（）A. 钻木取火是将机械能转化成内能B. 酒精燃烧时，将化学能转化为内能C. 发电机发电时，将机械能转化为电能D. 人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生2.关于能量的转移和转化，下列判断正确的是（）A. 热量可以从低温物体转移到高温物体B. 能量转移和转化没有方向性C. 电取暧器辐射到房间里的热量可以再利用D. 汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车3.下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的是（）A. 暖瓶塞被热气弹开，内能转化为机械能B. 给电池充电，化学能转化为电能C. 电饭锅工作，电能转化为内能D. 用热水袋取暖，内能发生了转移4.下列关于能量的说法中，不正确的是（）A. 所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律B. 汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能C. 电动机在工作的过程中，电能转化为机械能的效率小于1D. 物体受到平衡力的作用时，其重力势能一定保持不变5.下列关于能量转化和守恒的说法或理解，正确的是（）A. 自然界中能量的形式是多种多样的，所有形式的能量全部都能被人类利用B. 根据能量转化和守恒定律，不同能量可以相互转化，无需担心地球能量不足C. 原子核能所释放的能量称为核能；可控制地进行核反应的装置称为核反应堆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6.如图所示的四个过程，从能量转化和转移的角度看，属于机械能转化为内能的是（）A. 夏天晾衣服B. 用湿毛巾降温C. 厨房炒菜D. 锯木头电锯发热7.关于能量及其能量之间的转化，下列说法正确的是（）A. 坠落的陨石在空中划过一道亮光时，内能转化为机械能B. 火箭在加速上升时，机械能保持不变C. 拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能D. 火山具有内能，冰山不具有内能8.下列家用电器，主要利用电流热效应工作的是（）A. 收音机B. 电烤炉C. 电风扇D. 电视机9.下列四种现象中，只有能的转移而不发生能的转化过程的是（）A. 冬天，用手摸户外的铁块时感到冷B. 植物吸收太阳光进行光合作用C. 水蒸气会把壶盖顶起来D. 闭合开关，电灯会发光10.关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（）A. 植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能B. 水电站里水轮机带动发电机发电，是电能转化为机械能C. 能量可以凭空产生D. 永动机是可以制成的二、多选题（共1题；共3分）11.下列关于能量转化的说法中正确的是（）A. 电动机将电能转化为内能B. 发电机将电能转化为机械能C. 太阳能电池将太阳能转化为电能D. 四冲程柴油机的做功冲程将内能转化为机械能三、填空题（共4题；共8分）12.如图所示，小汽车行驶时发动机工作时，内部能量转化形式是________ ；从小汽车的外型判断，小汽车在水平路面行驶时对地面的压强________ 小汽车静止时对地面的压强（填“大于”、“小于”或“等于”13.如今电动车越来越受到人们的欢迎，行驶中的电动车主要是将________能转化为________能，在给电动车充电时，电能转化为________能储存在蓄电池内。

2024-2025学年九年级全一册(人教版)22.4能源与可持续发展(考点解读)(原卷版)

22.4 能源与可持续发展（考点解读）（原卷版）1、有利于节约能源的措施（1）由于世界人口的急剧增长和经济的不断发展，能源的消耗急剧增长，目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源已成为当今社会的一大问题，解决能源问题太阳能和核能。

（2）具体措施有：①节能降耗，从我做起：随手关灯、关电脑等，注意节约用水等等；②注意技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放的污染因素；③依靠科学技术创新开发绿色新能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。

2、能源的分类（1）从产生方式角度划分阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能；能、乙醇汽油、氢能、沼气；（2）从是否可再生角度划分潮汐能；然气）、核能；（3）从利用状况划分3、能量的转化与转移的方向性和能源的现状（1）能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。

自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性；（2）能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，能源利用对人类社会的发展进步起着重要作用，就目前来看，全球能源利用主要有以下几个特点：①全球能源分布不均，各地能源品种、数量差异大；②石油危机日趋严重，煤炭资源日渐匮乏；③能源危机已成为全球性发展问题．（3）由于世界人口的急剧增长和经济的不断发展，能源的消耗急剧增长，目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源已成为当今社会的一大问题；能源危机具体表现在①能源转化的方向性：并不是所有的能源都能够被人类所利用．②能源分布的不匀性：地球上几乎全部的能源都来源于太阳，但是由太阳能转化成的各种能量形式在地球上的分布并不均匀，如在沙漠地带，太阳能充足，但却无人居住．③由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机；4、能源的利用和对环境的危害合物，已对一些国家的城市造成了十分严重的污染，不仅导致对生态的破坏，而且损害人体健康；形成大面积酸雨，改变酸雨覆盖区的土壤性质，危害农作物和森林生态系统，改变湖泊水库的酸度，破坏了水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失．酸雨还导致地区气候改变，造成难以估量的后果；的民用核能计划的实施，已产生了上千吨的核废料．这些核废料的最终处理问题并没有完全解决，这些废料在数百年里仍将保持着有危害的放射性。

2021学年高二上学期物理人教版(教材)必修第三册PPT-12.4能源与可持续发展_2

7．下列关于力做功与对应能量变化的说法正确的是( B ) A．合力做正功，机械能增加 B．合力做正功，物体的动能一定增加 C．摩擦力做功，物体的机械能一定减少 D．合力做负功，重力势能一定减少
解析除重力外其余力做的功等于物体机械能的变化量，除重力外其余力做正功等于物体机械能的增加量，故A、C两项错误；由动能定理，可知合力做功是动能变化的量度，合力做正功，物体的动能一定增加，重力势能的变化是看重力是否做功，故B项正确，D项错误．
4．(多选)下列关于能量耗散的说法，正确的是(BCD ) A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的 D．能量耗散导致能量品质的降低
解析能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量的品质降低，故A项错误，D正确；耗散的内能无法再被利用，B项正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项正确．
解析人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，重力势能增加，重心升高，A项正确．
10．水平地面上平放着一根长为L、质量为M的匀质棒，把它的一端匀速抬高H(H≪L)，假设用手直接作用于棒端抬高时手做功W1，用一根弹簧钩住棒端抬至同样高度时手做功W2，则 ( C)
A．W1＝W2 B．W1＞W2 C．W1＜W2 D．不确定W1与W2之间的关系
功100 J．韩晓鹏在此过程中( C )
A．动能增加了1 900 J
B．动能增加了2 000 J
C．重力势能减小了1 900 J D．重力势能减小了2 000 J
启发：刘备三顾茅庐见到了诸葛亮，诸葛亮对他畅谈天下大势。可以说诸葛亮未出山前就做着出山的准备。