物理必修第三册第二节 能量的转化评优课ppt课件

这是一份物理必修第三册第二节 能量的转化评优课ppt课件，共16页。PPT课件主要包含了什么是能源，能源如何分类，如何开发和利用新能演等内容，欢迎下载使用。
各种形式的能量可以相互转化。如图12-10所示是-辆行驶中的蒸汽机车，燃料燃烧将化学能转化为内能，蒸汽机再将内能转化为机械能。在吸热化学反应中，内能转化为化学能;在发电机和电动机中，电能和机械能相互转化;照明灯发光时，电能转化为光能;电池充放电时，化学能和电能相互转化。利用能源本质上就是利用能量的转化过程。
能量转化过程是否会产生或损失能量?
在学习机械能守恒定律时我们知道，在只有重力和弹力做功的情况下物体的动能和势能可以相互转化，而两者之和即总机械能保持不变。人们根据积累的经验和大量的生产实践、科学实验发现，不只是机械能守恒，在任何能量转化过程中能量的总量都不变。这就是能量守恒定律( law f cnservatin f energy ):能量既不会凭空产生，也不会凭空消失;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，或者从物体的一部分转移到其他部分;在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。能量守恒定律的发现是科学史上的重大事件。人们曾经认为互不相关的各种现象，如力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物学 都能通过能量守恒定律联系起来，把表面上不同的各类运动统一在同一个自然规律之中。恩格斯把能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为 19世纪的三大发现。能量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，一切现象都遵循这一定律。 直到现在，能量守恒定律仍然是我们研究自然科学强有力的工具。
凡是能量守恒的过程就一定能发生吗?
人死不能复生、破镜不能重圆，覆水难收、落叶……这些事实和成语都反映了一个道理——实际过程具有 “单向性”或“不可逆性”(图12-12)。而且，这是另外一条重要的物理规律的表现。
下面我们通过简单的例子来考察“单向性”的含义。烧开的水放在空气中会逐渐冷却，最终温度与室温相同。谁也没有见过这样的现象:热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高。这里所说的“自发地”，指的是没有任何外界的帮助，也没有对外界产生任何影响。这说明热传递过程具有单向性，只能自发地从高温物体传向低温物体。
自由膨胀和扩散现象也具有单向不可逆性。如图12-13所示，隔板将气室隔成两部分;左边有气体，右边为真空。抽去隔板，气体会自发地向真空区域膨胀，最终均匀地分布于整个容器。但我们从未观察到相应的逆过程:气体自发地缩回容器的一边。又如图12-14所示，两种不同的气体可以自发地混人对方，最后形成均匀混合气体，但是绝不会发生相反的现象:两种气体均匀混合后又自发地各自分开回到原处。
能量转化的方向性是指内能和其他形式的能量(如电能、机械能等)的相互转化具有方向性。电能和机械能可以无条件地(自发地)转化为内能，而内能不可无条件地转化为电能和机械能。秋千在来回摆动许多次后总会停下来，它通过克服阻力做功而使其机械能转化为内能。同样，我们也从未观察到相应的逆过程:传到空气中的这部分内能重新自发地转变为机械能而使秋千恢复摆动。热传递、气体自由膨胀、分子扩散、摩擦生热……这些现象的逆过程并不违反能量守恒定律，却从未能自发地发生。大量事实表明，自然界中的一切实际变化都具有方向性。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。如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定要外界施加影响，或者对外界产生影响，这就是自然过程的不可逆性。
既然能量守恒，为什么还会有能源危机?
在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变(守恒)，但是能量可被利用的价值却越来越小，也就是说能量是在退降。对于人类来说，既需要内能，更需要机械能和电能。内能在转化为机械能的过程中，总有一部分要散发到温度较低的环境里，只有部分内能可成为有用的机械能，另一部分成了“废品”。 从这个意义上说，内能是一种可被利用价值 低的能量。如果其他形式的能量通过摩擦、碰撞、燃烧等过程转化成内能，其能量的可被利用的价值就降低了。由于自然过程的不可逆性，如果一个系统的内能增加，这个系统就永远无法依靠自身的作用(自发地)回到原先的状态，除非系统依靠外界的帮助。而“外界的帮助”往往会更多地消耗其他形式的能量，又将产生出更多的内能来。
当我们使用地球上的能源时，并不会减少地球上能量的总量，但是能量的可利用价值在降低。例如，汽车行驶时要消耗汽油，汽油在发动机中燃烧，将一部分内 能转化为驱动汽车行驶的机械能、一部分内能使发动机整体升温而传到空气中，还有一部分内能被汽车排气管排出的废气带走，后两部分内能就很难再利用了。目前，人类消耗的能量主要来自煤炭、石油、天然气等物质。这些能源在地球上的总储量是有限的，燃烧使用后在几百年，乃至几千年内是无法再生的。如果人类不研究和开发新能源，能源危机就会迫在眉睫。所以，为了解决能源危机，世界各国都在积极研究和开发可再生能源和核能等。