授課者：昆山市葛江中學 朱敏強,18.4 能量轉化的基本規律,一、 能量的轉化和守恒定律：,我們是在能的相互轉化或轉移的過程中利用能量。,如火力發電及電能的利用為例：,煤、石油、 天然氣,加熱水，產生蒸汽,蒸汽機,發電 機,電動機,燈,電解槽,化學能,內能,機械能,電能,機械能,光能,化學能,轉化,轉化,轉化,轉化,太陽能的利用：太陽能轉化為電能,太陽能發電,討論下列能量轉化過程,內燃機車：內能轉化機械能,水的機械能轉化為電能,水電站：,化學能轉化為內能 再轉化為機械能,電能轉化為光能和內能,城市燈光,蒸汽輪船,人類生活需要消耗大量能量，如果能生產出一種：不消耗任何能量，卻能永遠地運動并對外做功的機器該有多好? （即“永動機”）,搭在盆邊的毛巾能動吸水,并從另一端不停地滴下.,現象,猜想一下：是否可以用許多這樣的毛巾和盆把水一級一級向上提?,這樣就可以不用抽水機提水了.,試一試：什么情況下棉紗線能使杯中的水滴下?,只有當紗線低于液面時，水才會滴下,請你說說看，毛細永動機可能實現么？,靠棉紗向高處輸送水是不可能的，相反若盆中有水的話則可能被棉紗吸向底下的容器中去，無法實現永動。,最著名的永動機,十三世紀 亨內考 法國,歷史上的永動機,在一個輪子邊緣等距安裝12根活動短桿，桿端套重球。無論轉到什么位置，右邊各個重球總比左邊離軸心遠些。右邊重球作用在離軸較遠的距離上，就會使輪子永不停息轉動下去。,取一個四球模型分析：順時針力矩:M1=mg(R+l)逆時針力矩：M2=mgl+mgR結果M1=M2，力矩平衡。總體來說不可能有單方向自發的轉動，球數量增多也是一樣。,歷史上的永動機,達芬奇的永動機,浮力永動機,人們嘗試設計各種各樣的永動機，卻都失敗了。一些科學家開始思考并提出：永動機設想破滅是否說明自然界存在一條法則，它使我們不可能無中生有獲得能量？ 各種形式的能量在相互轉化時遵循某種基本規律。,能量既不會憑空產生，也不會憑空消失， 它只會從一種形式轉化成另一種形式， 或者從一個物體轉移到另一物體， 而在轉化或轉移的過程中， 其總能量保持不變 。,能量守恒定律：,例、小朋友從滑滑梯上勻速下滑 試用能量轉化與守恒的觀點分析 能量的變化情況？,答：動能不變，重力勢能減小， 機械能減小，內能增加， 總能量不變。,分析：由于存在摩擦，一部分 機械能轉化為內能， 所以機械能不守恒， 但機械能與內能的總和保持不變， 總能量守恒。,總能量既然守恒， 為什么還會有 能源危機？,二、能量的轉移和轉化具有方向性,水可能自動倒流回去么？,熔化的冰塊可能自發地重新結冰么？,自然界中自發的過程都是有方向性的,舉出能量的轉移和轉化有一定的方向性例子,結論：（1）能量的轉化和轉移是有方向的,（2）能量的利用率不可能達到100%,電能可使電燈發光，同時產生內能散失到空氣中，但這些內能卻無法自動轉化為電能。 汽車剎車過程，動能轉化為地面、輪胎、空氣的內能，這些內能同樣無法自動轉化為機械能再來驅動汽車。,由于我們是在能量轉化或轉移的過程中利用能量的。 而在這個過程中，總會有一部分能量轉化為內能散失到周圍環境中，且無法自動轉化為其他形式能量，很難或無法再利用。 所以可利用的能量只會減少，因此節能和更有效利用能源是急需解決的重要問題。,能量轉化的基本規律,能量的轉化和守恒定律（包括能量 轉化與轉移的方向性規律）是科學上 重要的定律，它使我們將對自然界各 種現象和學科的認識聯系起來，并且 成為人類生產活動和社會活動的基本 準則之一,小結：,第二類永動機不可能制成,有人曾計算過，若以海水作單一熱源，把海水的溫度哪怕只降低O.25攝氏度，放出的熱量將足夠全世界使用一千年。你認為可行么？ 不可能從單一熱源取熱，把它全部變為功而不產生其他任何影響 只用海洋做為單一熱源的熱機是違反上述講法的，因此要想制造出熱效率為百分之百的熱機是絕對不可能的。,為什么滾擺在松手后能夠不停的上下運動呢?,滾擺實驗,為什么實際情況下，滾擺每次上升高度減小？是否整個裝置能量不守恒？,有人設計了這樣一臺“永動機”： 距地面一定高度架設一個水槽， 水從水槽底的管中流出，沖擊一 個水輪機，水輪機的軸上安裝 一個抽水機和一個砂輪。他指望 抽水機把地面水槽里的水抽上去， 這樣循環不已，機器不停地轉動， 就可以永久地用砂輪磨制工件 做工了。,思考題：,能的轉化和轉移是有方向性的,觀察右圖，此圖是否符合能量守恒定律，為什么