授课者：昆山市葛江中学 朱敏强,18.4 能量转化的基本规律,一、 能量的转化和守恒定律：,我们是在能的相互转化或转移的过程中利用能量。,如火力发电及电能的利用为例：,煤、石油、 天然气,加热水，产生蒸汽,蒸汽机,发电 机,电动机,灯,电解槽,化学能,内能,机械能,电能,机械能,光能,化学能,转化,转化,转化,转化,太阳能的利用：太阳能转化为电能,太阳能发电,讨论下列能量转化过程,内燃机车：内能转化机械能,水的机械能转化为电能,水电站：,化学能转化为内能 再转化为机械能,电能转化为光能和内能,城市灯光,蒸汽轮船,人类生活需要消耗大量能量，如果能生产出一种：不消耗任何能量，却能永远地运动并对外做功的机器该有多好? （即“永动机”）,搭在盆边的毛巾能动吸水,并从另一端不停地滴下.,现象,猜想一下：是否可以用许多这样的毛巾和盆把水一级一级向上提?,这样就可以不用抽水机提水了.,试一试：什么情况下棉纱线能使杯中的水滴下?,只有当纱线低于液面时，水才会滴下,请你说说看，毛细永动机可能实现么？,靠棉纱向高处输送水是不可能的，相反若盆中有水的话则可能被棉纱吸向底下的容器中去，无法实现永动。,最著名的永动机,十三世纪 亨内考 法国,历史上的永动机,在一个轮子边缘等距安装12根活动短杆，杆端套重球。无论转到什么位置，右边各个重球总比左边离轴心远些。右边重球作用在离轴较远的距离上，就会使轮子永不停息转动下去。,取一个四球模型分析：顺时针力矩:M1=mg(R+l)逆时针力矩：M2=mgl+mgR结果M1=M2，力矩平衡。总体来说不可能有单方向自发的转动，球数量增多也是一样。,历史上的永动机,达芬奇的永动机,浮力永动机,人们尝试设计各种各样的永动机，却都失败了。一些科学家开始思考并提出：永动机设想破灭是否说明自然界存在一条法则，它使我们不可能无中生有获得能量？ 各种形式的能量在相互转化时遵循某种基本规律。,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成另一种形式， 或者从一个物体转移到另一物体， 而在转化或转移的过程中， 其总能量保持不变 。,能量守恒定律：,例、小朋友从滑滑梯上匀速下滑 试用能量转化与守恒的观点分析 能量的变化情况？,答：动能不变，重力势能减小， 机械能减小，内能增加， 总能量不变。,分析：由于存在摩擦，一部分 机械能转化为内能， 所以机械能不守恒， 但机械能与内能的总和保持不变， 总能量守恒。,总能量既然守恒， 为什么还会有 能源危机？,二、能量的转移和转化具有方向性,水可能自动倒流回去么？,熔化的冰块可能自发地重新结冰么？,自然界中自发的过程都是有方向性的,举出能量的转移和转化有一定的方向性例子,结论：（1）能量的转化和转移是有方向的,（2）能量的利用率不可能达到100%,电能可使电灯发光，同时产生内能散失到空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。 汽车刹车过程，动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能同样无法自动转化为机械能再来驱动汽车。,由于我们是在能量转化或转移的过程中利用能量的。 而在这个过程中，总会有一部分能量转化为内能散失到周围环境中，且无法自动转化为其他形式能量，很难或无法再利用。 所以可利用的能量只会减少，因此节能和更有效利用能源是急需解决的重要问题。,能量转化的基本规律,能量的转化和守恒定律（包括能量 转化与转移的方向性规律）是科学上 重要的定律，它使我们将对自然界各 种现象和学科的认识联系起来，并且 成为人类生产活动和社会活动的基本 准则之一,小结：,第二类永动机不可能制成,有人曾计算过，若以海水作单一热源，把海水的温度哪怕只降低O.25摄氏度，放出的热量将足够全世界使用一千年。你认为可行么？ 不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响 只用海洋做为单一热源的热机是违反上述讲法的，因此要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的。,为什么滚摆在松手后能够不停的上下运动呢?,滚摆实验,为什么实际情况下，滚摆每次上升高度减小？是否整个装置能量不守恒？,有人设计了这样一台“永动机”： 距地面一定高度架设一个水槽， 水从水槽底的管中流出，冲击一 个水轮机，水轮机的轴上安装 一个抽水机和一个砂轮。他指望 抽水机把地面水槽里的水抽上去， 这样循环不已，机器不停地转动， 就可以永久地用砂轮磨制工件 做工了。,思考题：,能的转化和转移是有方向性的,观察右图，此图是否符合能量守恒定律，为什么