内能与热机复习粤教沪科版-课件

内能与热机复习高中物理课程中重要的组成部分内能与热机是日常生活和工业生产中的核心概念内能概念内能概述内能特征内能是指物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子间相互作用内能是大量分子的动能和势能的总和，具有以下特点宏观性质，的势能总和无法直接测量，与物体的状态有关内能与温度内能1物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和温度2反映物体冷热程度的物理量，是分子平均动能的标志联系3温度升高，分子平均动能增大，内能增加内能与温度密切相关，但二者并非等同内能是宏观状态，温度是微观状态，反映了分子热运动的剧烈程度分子动理论解释内能分子动理论认为物质是由大量不断运动的分子组成的分子之间存在着相互作用力，包括引力和斥力内能是指物体中所有分子动能和分子势能的总和分子的动能与分子的运动速度有关，而分子势能则与分子间距离有关温度越高，分子的平均动能越大，内能也越大因此，温度可以反映物质的内能大小内能的测量内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，无法直接测量可以利用温度计来测量物体温度，温度是物体冷热程度的标志，可以反映物体内能的变化温度计是根据物质的热胀冷缩原理制成的，常用温度计有水银温度计、酒精温度计和电子温度计等温度计的使用方法将温度计的玻璃泡浸入待测物体中，待温度计示数稳定后，即可读出物体温度热量的概念热传递热量是能量传递的形式之一，指物体之间由于温度差而发生的能量传递温度变化热传递会导致物体温度发生变化，温度升高表示吸收热量，温度降低表示释放热量能量转移热量是能量的一种形式，它可以从一个物体转移到另一个物体热量与温度变化热量热量是物体间由于温度差而传递的能量热量只能从高温物体传递到低温物体热传递的过程是一个能量传递的过程，是一个能量转移的过程温度变化物体吸收热量，温度升高；物体放出热量，温度降低温度是描述物体冷热程度的物理量，是物体内部微观粒子无规则运动的剧烈程度的反映热量计算热量可以由物体吸收或放出，可以用公式计算表示热量，表示物质Q=cmΔT Qc的比热容，表示物体的质量，表示物体的温度变化mΔT导热方式热传导热对流热辐射123热量从温度高的物体传到温度低的物流体（液体或气体）内部各部分之间任何物体都在不停地向外辐射能量，体，或者从物体温度高的部分传到温发生相对运动，从而使热量从温度高这种以电磁波形式传递能量的方式称度低的部分，称为热传导的部分传到温度低的部分，这种传热为热辐射方式称为热对流热的传导热量在物体内部的传递方式之一，热量从温度较高部分传到温度较低部分分子热运动是传导热量的主要方式热量传递的方向取决于两部分之间温度差，从高温部分向低温部分传递热的对流对流是指热量通过流体（液体或气体）的运动而传递的方式热对流的原理是，温度较高的流体密度较低，会向上运动，而温度较低的流体密度较高，会向下运动，从而形成循环流动，将热量传递出去例如，煮开水时，水底部的水受热后膨胀，密度降低，上升到水面，而上层冷水密度较高，下沉到水底，这样就形成了对流，使整个水温升高热的辐射热的辐射是指物体以电磁波的形式传递热量一切物体都会辐射电磁波，温度越高，辐射的电磁波强度越大，波长越短太阳辐射是地球能量的主要来源，地球上的生命活动都离不开太阳辐射辐射传热不需要介质，可以在真空中进行，例如太阳辐射到地球热机效率热机定义核心原理热机是一种将热能转化为机械能热机通过热力循环过程，吸收热的装置，通常利用燃料燃烧产生量并将其转化为机械能，同时释的热能来驱动活塞或涡轮，最终放一部分热量到环境中输出机械功重要组成部分应用领域热机通常由燃烧室、气缸、活塞热机在工业生产、交通运输、电、曲柄连杆机构、冷却系统等部力供应等领域发挥着重要作用，分组成，共同完成热能转化过程是现代社会不可或缺的一部分热机的构成主要部件典型的热机包含四个基本部件燃烧室、工作介质、能量转换器和排气系统工作原理热机利用燃料燃烧产生的热能加热工作介质，推动能量转换器做功，从而将热能转化为机械能汽车引擎工作原理进气行程1活塞向下运动，吸入新鲜空气混合燃油，为燃烧做准备压缩行程2活塞向上运动，压缩混合气体，提高燃烧效率做功行程3火花塞点燃混合气体，产生爆炸，推动活塞向下运动，带动曲轴旋转排气行程4活塞向上运动，将燃烧后的废气排出，为下一个循环做准备热机的效率效率热机利用能量的能力公式效率有用功消耗的热量=/单位百分比或小数热机效率是衡量热机性能的重要指标，它表示热机将燃料燃烧产生的热能转换为有用功的比例热机效率越高，意味着热机越节能，也更环保热机的应用发电交通运输

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2.12热机作为动力来源，驱动发电汽车、火车、飞机等交通工具机发电，满足社会电力需求广泛使用热机，推动人类社会发展工业生产日常生活

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4.34各种大型机械、设备，如起重空调、冰箱、洗衣机等家用电机、挖掘机等，利用热机提供器，利用热机提供冷热源，改动力，推动工业生产善人们的生活品质热量和功的关系热量和功都是能量传递形式，能够改变物体的内能做功1物体做功，内能增加热传递2高温物体向低温物体传递热量，内能减少内能变化3热量传递或做功导致内能变化功和热量都是能量传递的形式，能够改变物体的内能做功是机械能与内能相互转化，而热传递则是内能的转移过程热机的热力学第一定律能量守恒定律公式表达热机工作过程中，所吸收的热量，其中代表热量，Q=W+ΔU QW等于所做的功加上内能的增加量代表做功，代表内能的变化量ΔU热机效率热机效率是指热机将热量转换为机械能的效率，即做功与吸收热量的比值热机的热力学第二定律热力学第二定律卡诺定理热力学第二定律说明了热量传递的方向性卡诺定理指出，在相同的高温热源和低温热源之间工作的可逆热机，其效率最高热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体卡诺定理是热力学第二定律的重要推论，为热机设计提供了理论基础热机的效率不可能达到，因为一部分能量会以热量的形式损100%失汽车引擎能量分析能量来源燃料燃烧产生的热能能量转换热能转化为机械能能量损失一部分能量转化为热能散失，一部分转化为声能能量效率燃油转化为机械能的效率约为30%汽车引擎的能量分析，是评估其效率的关键燃料燃烧产生的热能，通过燃烧室、活塞、曲轴等部件转化为机械能，驱动车辆前进然而，能量转换过程中不可避免地产生能量损失，一部分转化为热能散失到环境中，一部分转化为声能因此，汽车引擎的能量效率远低于，通常只有左右100%30%热机的热力学性能热效率功率可靠性经济性热效率是指热机将热能转化为功率是指热机单位时间内输出可靠性是指热机在规定的条件经济性是指热机的运行成本，机械能的效率，是热机性能的的机械能，反映了热机的做功下，在规定的时间内完成规定包括燃料消耗、维护费用等，重要指标能力功能的概率，是衡量热机性能是热机应用的重要考量因素的关键因素之一热机的改进提高燃料效率降低排放优化发动机设计，降低摩擦，提升燃烧效率，采用清洁能源，优化排气系统，减少污染物排减少能量损失放新材料应用智能化控制使用轻质材料，提高热效率，降低能耗引入智能控制技术，优化燃烧过程，提高燃油经济性发电机组的工作原理磁场发电机组的核心是磁场，它由磁铁或电磁线圈产生转动线圈线圈在磁场中旋转，切割磁力线，产生感应电流电流输出感应电流通过导线输出，为外部设备提供电能能量转换发电机组将机械能转换为电能，实现了能量转换热泵和制冷机的工作原理热泵和制冷机利用压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀组成制冷循环，将热量从低温环境转移到高温环1境制冷剂循环2制冷剂在系统内循环，吸收低温环境的热量，并释放到高温环境热量转移3热泵将热量从室外转移到室内，而制冷机则将室内热量转移到室外热泵和制冷机的工作原理是相同的，都是利用制冷剂循环来转移热量，区别在于热泵是将热量从低温环境转移到高温环境，而制冷机则是将热量从高温环境转移到低温环境热电转换技术热电效应应用热电转换器利用热电效应，将热可用于测量温度、发电、制冷等能直接转化为电能，反之亦然领域，具有体积小、无污染等优点技术未来热电转换技术主要包括塞贝克效热电转换技术在未来可用于小型应、珀耳帖效应和汤姆逊效应电子设备供电、能源回收利用等新型热机技术斯特林发动机有机朗肯循环燃料电池斯特林发动机是一种利用温度差进行工作的有机朗肯循环是一种利用低温热源进行发电燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的热机，可以利用各种热源，例如太阳能和生的热力学循环，可以利用废热和地热装置，可以利用氢气、甲醇等燃料物质能热机发展趋势更高效更环保更智能更高效的热机意味着更少的燃未来热机需要更环保，减少对智能热机将利用传感器和数据料消耗和更低的排放这需环境的负面影响探索替代分析技术，实时监控和优化性要不断改进热机设计，例如优燃料，提高燃烧效率，以及改能这些技术可以提高燃油化燃烧过程，降低摩擦损耗，进废气处理系统，都是重要方经济性，减少排放，并提高驾以及利用新型材料向驶体验本节课的小结内能热量内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和热量是热传递过程中能量传递的多少，表示能量的转移，而不是物体本身所具有的能量热机热力学定律热机是利用燃料燃烧释放的热能，使其转化为机械能的装置，热机热力学定律解释了热能与其他形式的能量之间转换的关系效率是指热机将热能转化为机械能的比例任务与思考本节课学习了内能与热机相关知识要理解内能、热量、温度之间的关系，掌握热传递的三种方式热传导、热对流和热辐射熟悉热机的基本概念、组成和工作原理，理解热机效率的影响因素以及提高热机效率的措施学会分析热机的能量转化过程，并能运用热力学第一定律和第二定律解释热机的工作原理思考如何进一步提高热机效率？如何利用热能开发新能源？热力学定律在现代科技发展中有哪些应用？。