内能与热机复习粤教沪科版-课件

内能与热机复习本课件主要涵盖内能与热机的相关知识点，包括热力学基础、热机工作原理和能量转换等内容适用粤教和沪科版教材内能概述分子运动温度影响物态变化内能是物体内部所有分子做无规则运动温度越高，分子运动越剧烈，内能越物态变化过程中，内能会发生改变，例的动能和分子势能的总和大如，水结冰时，内能减小内能的定义微观粒子运动分子动能和分子势能的总和，反映了物质中所有微观粒子的运动和相互作用状态温度影响温度越高，分子运动越剧烈，内能也越大物质状态同种物质，固态内能最小，液态内能更大，气态内能最大内能的测量内能是微观粒子运动的总能量，无法直接测量但我们可以通过测量物质的温度来间接反映内能的变化温度计是常用的测量温度的仪器，利用物质的热胀冷缩原理工作例如，温度计中的水银或酒精在温度升高时体积膨胀，温度计的刻度就会上升，反之亦然通过测量物质的温度变化，我们可以推断内能的变化内能与热量热量传递热量与内能变化热量与化学反应热量是内能传递的一种形式当物体吸收热热量传递会导致物体温度变化，也可能导致化学反应中，热量会释放或吸收，从而改变量时，其内能增加，温度升高物体状态变化，例如冰块融化反应物和生成物的内能内能转换与守恒机械能转化为内能例如，摩擦生热，物体做功克服摩擦力，机械能转化为内能，导致物体温度升高内能转化为机械能例如，蒸汽机利用蒸汽膨胀做功，内能转化为机械能，推动机器运转内能守恒定律在任何能量转化过程中，能量的总量保持不变，即能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式内能与温度内能的本质内能是分子无规则运动的总能量，温度是物体冷热程度的标志内能与温度密切相关，温度越高，分子运动越剧烈，内能越大热机的工作原理高温热源1提供能量做功2推动机器低温热源3排放热量热机利用燃料燃烧产生的热能，转化为机械能，实现做功热机从高温热源吸收热量，将一部分热量转化为机械能，剩余的热量排放到低温热源热机的分类外燃机内燃机

1.

2.12外燃机将燃料燃烧产生的热量内燃机直接将燃料燃烧在气缸传递给工作介质，使其膨胀做内，推动活塞做功功燃气轮机喷气发动机

3.

4.34燃气轮机利用燃气膨胀做功，喷气发动机利用燃气高速喷出具有高效、重量轻等优点产生推力，主要用于飞机汽车发动机汽车发动机是内燃机的一种，利用燃料燃烧产生的热能推动活塞做功，从而带动汽车行驶常见的汽车发动机类型包括汽油发动机和柴油发动机，它们在工作原理和结构上存在差异柴油机柴油机是一种内燃机，它使用柴油作为燃料与汽油机不同，柴油机使用压缩空气来点燃燃料柴油机通常用于重型车辆、船舶和发电机组，因为它们具有高效率、高扭矩和低燃料消耗等优点蒸汽机蒸汽机工作原理应用领域蒸汽机利用蒸汽的膨胀来推动活塞做功，转蒸汽机通过燃烧燃料产生蒸汽，推动活塞，蒸汽机广泛应用于工业、交通、农业等领化为机械能带动轮子旋转，从而输出动力域，推动了工业革命的发展燃气轮机燃气轮机是一种热机，它利用燃气膨胀做功燃气轮机广泛应用于发电、航空航天、石油化工等领域燃气轮机的工作原理燃气在燃烧室内燃烧后膨胀，推动涡轮旋转，进而带动发电机发电制冷机制冷机是一种将热量从低温物体转移到高温物体的机器它利用制冷剂在循环过程中吸收热量，再将其释放到环境中，从而降低被冷却物体的温度制冷机广泛应用于各种领域，例如空调、冰箱、冷库等它在现代生活中发挥着重要的作用，为我们提供舒适的生活环境热量与温度热量温度热量是物体间由于温度差而传递的能量温度是表示物体冷热程度的物理量温度物体吸收热量，内能增加；物体放出热越高，物体内部分子的平均动能越大量，内能减少热量是能量传递的一种形式，用符号表温度是物体内部分子热运动剧烈程度的标Q示，单位是焦耳（）志，用符号表示，单位是摄氏度J t（℃）热量的传递热传导1热量通过物体内部或两个直接接触的物体之间的分子运动传递热对流2热量通过流体（气体或液体）的流动传递热辐射3热量以电磁波的形式传递，不需要介质热量传导定义1热量在物质中由温度较高部分向温度较低部分传递的过程机制2通过分子热运动进行能量传递影响因素3传热速率受物质的热导率、温度差和接触面积影响热量对流热量对流是指热量通过流体的流动而传递的过程流体是指液体或气体当流体的一部分受热后，密度变小，上升；冷的部分密度较大，下沉这样就形成了流体的循环运动，从而带走了热量热量传递1通过流体流动流体受热2密度降低，上升流体降温3密度增加，下沉循环运动4带走热量对流是热量传递的重要方式之一生活中常见的例子有暖气片散热，风扇散热，以及水沸腾时热量从底部传递到表面的过程热量辐射123电磁波形式黑体辐射应用热量以电磁波的形式传播，无需介质，所有物体都辐射热量，温度越高辐射越太阳能热水器、太阳能发电等应用了热可通过真空传播强，辐射波长越短量辐射的原理气体的热力学过程等温过程等压过程12气体温度保持不变，体积和压气体压强保持不变，体积和温强发生变化例如，气体在恒度发生变化例如，气体在恒温环境中膨胀或压缩压环境中加热或冷却等容过程绝热过程34气体体积保持不变，压强和温气体与外界没有热量交换，压度发生变化例如，气体在密强、体积和温度发生变化例闭容器中加热或冷却如，气体快速膨胀或压缩等温过程温度不变1整个过程中，气体的温度保持不变热量传递2气体吸收或放出热量，但温度不变体积变化3气体的体积会发生变化，但温度保持不变等温过程是指气体在温度不变的情况下，体积发生变化的过程在等温过程中，气体吸收或放出热量，但温度保持不变由于温度不变，气体的内能也不变，因此热量全部用来做功或由做功转化而来等温过程在热力学中是一个重要的概念，广泛应用于各种热力学系统，例如热机、制冷机等等压过程定义等压过程是指气体在压强不变的情况下发生体积变化的过程在该过程中，气体压强保持恒定，而温度和体积可能会发生变化示例在一个密闭的容器中，当容器内部的气体被加热时，气体的体积会膨胀，但气体的压强保持不变这体现了等压过程的特征应用等压过程在很多实际应用中都有体现，例如，汽油发动机中的气缸在燃烧过程中，气体压强基本保持不变等容过程定义等容过程是指气体体积不变的热力学过程在该过程中，气体的热量变化全部转化为内能变化，而不会做功特点等容过程的特点是体积不变，因此气体不会对外做功，其内能变化等于热量变化应用等容过程在许多实际应用中都有应用，例如内燃机燃烧室内的爆炸过程，以及密闭容器内气体的加热或冷却过程绝热过程绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程在绝热过程中，系统的内能变化只由做功引起过程特点1热量传递为零内能变化2仅由做功引起应用场景3气体压缩、膨胀热机的效率热机的效率是指热机将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的比例效率越高，则热机消耗的燃料越少，对环境的污染也越小30%10%理论值实际值卡诺循环理论值实际热机效率卡诺循环理想循环理论上，卡诺循环效率最高可逆过程所有过程均可逆，无能量损失四个过程•等温膨胀•绝热膨胀•等温压缩绝热压缩•热机的工作效率工作效率定义影响因素热机热机将燃料燃烧释放燃料类型、燃烧效的能量转化为机械能率、排气损失、摩擦的比例损失等热机的效率受多种因素影响，主要包括燃料类型、燃烧效率、排气损失以及摩擦损失等熵概念无序性热力学第二定律熵是衡量一个系统无序程度的物熵是热力学第二定律的核心概理量，系统越混乱，熵值越高念，它表明孤立系统的熵永远不会减少，只会保持不变或增加不可逆性热力学箭头熵增加表明自然过程具有不可逆熵增加也称为热力学箭头，它“”性，即自然过程只能从有序走向揭示了时间的单向性，即时间总无序，无法逆转是从过去流向未来熵与热量熵的增量温度的影响熵的增量与系统吸收的热量成正比系统吸收的热量越多，熵的熵的增量还与系统温度有关温度越高，熵的增量就越大反增量就越大之，温度越低，熵的增量就越小熵与温度熵与温度的关系温度升高熵是系统混乱程度的度量，而温当温度升高时，系统的热能增度则是系统热能的反映这两个加，分子运动更加剧烈，从而导量之间存在密切的关系致系统的熵增加温度降低熵变与温度相反，当温度降低时，系统的热在可逆过程中，熵变与温度成反能减少，分子运动减缓，系统的比这意味着，温度越高，熵变熵会减小越小，反之亦然热力学第二定律能量不可逆轉熵增原理不可逆过程熱力學第二定律指出，能量轉換過程中，總熱力學第二定律表明，一個孤立系統的熵值自然界中的绝大多数过程都是不可逆的，例是會有一部分能量轉化為無用功，無法完全總是趨向於增加，即系統的混乱程度会不断如，热量总是从高温物体传递到低温物体，利用增大而不可能自发地逆转结论与展望本章总结了内能与热机的基本概念、原理和应用学习这些知识有助于我们更好地理解自然现象，并将其应用于生产和生活中未来，随着科学技术的发展，热机将会朝着更高效、更环保的方向发展例如，开发新型能源材料、优化热力循环、提高热机效率等。