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第2节 能量转化的方向性和效率
学习目标
1.初步了解现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
2.了解能量转化效率。
重点难点
重点:了解能量转化和转移的方向性的概念及能量转化效率的计算.
难点:理解能量转化和转移的方向性.
导学过程
一、能量转化的方向性
活动一：阅读课本P43-44页内容，完成下列问题：
1.能量转化具有 方向性 。
2.现象：(1)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 (2)枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春？(3)坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶？(4)汽车从北京开到天津，掉转车头，可以不再消耗新的燃料，从空气、尾气中吸取能量，返回北京？
以上过程是都是 不可能 实现的，散失的能量虽然还存在于自然界，但是它们却不能全部自动聚集起来。如果某个过程涉及了 热量 ，能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”，无法自发地沿 反方向 发生，除非我们耗费额外的 能量 提供帮助；
3.能量的转化和转移具有 方向性 ，要求人类需要树立节能意识。节能的意思是节约能源，与浪费能源相对。节能与能量守恒并不矛盾，节能是让我们不要浪费燃料，比如汽油等，否则我们的资源很快就会用完。
二、能量转化中的效率
活动二：阅读课本P44页内容，完成下列问题：
1.这些愿望能实现吗？
(1)烧水时将天然气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水？
(2)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？
(3)骑自行车时我们消耗的每一分体能全部转化成自行车和人的动能？
以上过程都是 不可能 实现的，在能量的转化和转移过程中，有一部分能量的转化或转移是我们所不愿意的，却是必须发生的。
2.输入能量：天然气完全燃烧释放出的化学能（电流通过用电器所做的功）；
输出有效能量：水吸收的那部分能量（用来做有用功的能量）；
输出无效能量：散发到大气、壶体中的那部分能量（电器自身吸收的热量）；
输入能量=输出有效能量+输出无效能量
3.能量转化效率η= 输出有效能量/输入能量 ；任何情况下，η ＜ 1
4.讨论交流：各种效率
能量转化效率和热机的效率、简单机械的效率是一回事吗？为什么？
答： 是一回事， 本质都是针对某一类型的机器工作过程中的能量转化效率 。
我来闯关
1.下列说法不正确的是（ D ）
A．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一
B．一切与热现象有关的宏观过程都是有方向的
C．实际过程中，能量经转化后，可利用的能量只会减少，不会增加
D．发电机把机械能转化为电能，电动机又可以把电能转化为机械能．因此，自然界中所有的能量转化都是可逆的
2.下列各例中，属于内能转化为机械能的过程是（　C　）
A．用电炉加热水
B．衣服在阳光下曝晒升温
C．火箭升空的过程
D．双手摩擦发热
3.下列叙述中，有的是经过科学证明的事实，有的是各抒己见的观点，其中属于错误观点的是（　A　）
A．能量的转化和转移都是没有方向性的
B．太阳每天向地球辐射大量能量
C．能量在转化或转移过程中总量保持不变
D．“永动机”不可能制成
4.（1）发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体；（2）电烙铁工作时放出的热量很难再转化为电能．以上两个事实说明能量的转化和转移具有（　B　）
A．任意性 B．方向性 C．单一性 D．不确定性
5.汽车制动时，由于摩擦，动能转化为内能，这些内能__不能__（选填“能”或“不能”）自动地再次开动汽车．能量的转化和转移__具有__方向性（选填“具有”或“不具有”）．
6.随着人们生活水平的提高，轿车已逐渐步入我国普通百姓家中，已知某国产轿车每行驶100km消耗8L汽油（1L＝1dm3）．（ρ汽油＝0.71g/cm3，q汽油＝4.6×107J/kg）
求：
（1）10kg汽油完全燃耗所产生的热量是多少？
（2）该汽车行驶100km消耗的汽油质量是多少？
（3）根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移过程中总量保持不变．所以开车时，没有必要节约用油．你认为是否正确，并说明理由．
解：（1）10kg汽油完全燃烧时所产生的热量：
Q=mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J；
（2）汽车行驶100km消耗的汽油的质量：
m=ρV=0.71×103kg/m3×8×10-3m3=5.68kg；
（3）能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，即由汽油的内能转化为机械能，但内能不能全部转化成机械能．
我的收获

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