内能和热机复习课课件

内能和热机复习课这节课我们将回顾内能和热机的基本概念，并深入探讨相关应用和例子。课程目标知识目标理解内能、热量、热力学第一定律的概念。了解热机、制冷设备的工作原理。能力目标能够运用内能、热量、热力学第一定律等知识解决简单问题。能够分析热机效率的影响因素。了解可再生能源。内能的定义能量的总和内能是物体内部所有微观粒子动能和势能的总和。微观粒子运动分子在不停地做无规则运动，具有动能，分子之间存在相互作用力，具有势能。温度变化内能的大小与物体的温度有关，温度越高，内能越大。状态变化内能还与物体的状态有关，状态变化时内能也会变化。内能与温度的关系内能是所有微观粒子动能和势能的总和。温度是物体冷热程度的标志，是物体分子平均动能的反映。1温度升高分子平均动能增加2内能增加分子运动加剧3微观粒子运动包括平动、转动、振动内能的传递方式热传递热量从高温物体传递到低温物体，直到两者温度相等。做功物体之间进行机械能交换，导致内能变化。热量的定义11.热能传递热量是物体间由于温度差而传递的能量，从高温物体传递到低温物体。22.能量形式热量是能量的一种形式，表示热能传递的多少。33.单位热量的单位是焦耳（J），在日常生活中也常用千卡（kcal）来表示。44.特征热量是传递过程，而不是物体所拥有的能量，它的大小取决于温度差和热传递的时间。热量的传递形式热传导热量通过物体内部的微观粒子运动传递，从温度高的物体传递到温度低的物体。热对流热量通过流体的流动传递，例如，热空气上升，冷空气下降。热辐射热量通过电磁波传递，例如，太阳辐射的热量。第一定律能量守恒定律热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现，描述了能量在不同形式之间的转化规律。它指出，在一个封闭系统中，系统的内能变化等于外界对系统所做的功和系统从外界吸收的热量的总和。公式ΔU=W+Q其中，ΔU表示内能变化，W表示外界对系统所做的功，Q表示系统从外界吸收的热量。第一定律应用1能量守恒内能变化等于热量和做功的代数和2热机效率有效利用能量，提高效率3制冷系统能量转换实现制冷效果第一定律应用广泛，例如解释热机效率、制冷系统等。热机利用燃料燃烧释放的热量做功，制冷系统通过能量转换实现制冷效果。热机的基本概念1将内能转化为机械能利用燃料燃烧产生的热能，推动活塞做功。2典型的热机汽油发动机、柴油发动机、蒸汽机等等。3工作循环吸热、做功、排热、压缩四个步骤循环进行。热机的基本工作过程吸热热机从高温热源吸收热量，例如燃烧燃料产生的热量。做功热机利用吸收的热量做功，例如推动活塞、转动轮子。排热热机将一部分热量排放到低温热源，例如环境中。热机效率的定义热机效率热机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。公式热机效率等于有用功与燃料燃烧放出的热量之比。数值范围热机效率是一个小于1的数值，表示热机不能将所有热能都转化为机械能。影响因素热机效率受到多种因素的影响，包括热机类型、工作环境、燃料类型等。卡诺循环1等温膨胀系统从高温热源吸收热量，体积膨胀，温度不变，做功，内能不变2绝热膨胀系统不做功，温度降低，内能减少3等温压缩系统向低温热源放热，体积缩小，温度不变，外界对系统做功，内能不变4绝热压缩外界对系统做功，温度升高，内能增加卡诺效率卡诺效率理论上，热机在可逆循环中所能达到的最高效率公式η=1-T1/T2T1低温热源温度T2高温热源温度卡诺效率是热机效率的理论上限，实际热机效率永远无法达到卡诺效率。实际热机效率实际热机效率是指热机实际输出的有效功与消耗的燃料能量之比，通常远低于理论效率。实际热机效率受到多种因素的影响，包括热损失、摩擦损失、排气损失等。10%汽油机汽油机热效率一般在10%左右。40%柴油机柴油机热效率一般在40%左右。70%大型燃气轮机大型燃气轮机热效率可达70%左右。导致热机效率损失的因素摩擦损失热机部件之间的摩擦会消耗能量，导致效率降低。热量损失热机无法将所有热能转换为机械能，部分热量会以热的形式散失到环境中。燃烧不完全燃烧过程中，燃料没有完全燃烧，会导致能量损失。废气损失热机排出废气，带走部分能量。蒸汽发动机蒸汽发动机是将蒸汽的热能转化为机械能的动力机械。它利用燃烧燃料产生的热量将水加热变成高温高压蒸汽，推动活塞做功。蒸汽发动机广泛应用于工业生产、交通运输等领域，是工业革命的重要标志之一，对社会发展起着重要作用。汽油发动机汽油发动机是一种常见的内燃机，利用汽油燃烧产生的热能推动活塞做功。汽油发动机通常由进气、压缩、燃烧、排气四个冲程组成。柴油发动机柴油发动机利用压缩空气的高温点燃燃料的方式工作。柴油发动机工作效率高，燃油经济性好。柴油发动机的工作过程包括：进气、压缩、燃烧、排气。柴油发动机的燃油经济性比汽油发动机更佳，更适合重型车辆、船舶和发电厂使用。柴油发动机的排放物较多，需要采用环保技术降低排放。热泵的原理逆向热力循环热泵利用压缩机和制冷剂，将低温热源的热量转移到高温热源。吸收热量制冷剂在低温热源吸收热量，蒸发变成气态。压缩机压缩机提高制冷剂的压力和温度，使其能传递热量到高温热源。释放热量高温高压的制冷剂在高温热源释放热量，凝结成液态。热泵的应用1供暖制冷热泵可以用于住宅、商业建筑和工业设施的供暖和制冷，提供舒适的室内环境。2热水供应热泵可以高效地从空气、水或地下提取热量，用于加热生活用水，节约能源。3工业应用热泵在工业领域也有广泛的应用，例如干燥、蒸发和高温热水的供应。4农业应用热泵可以用于温室、畜牧养殖等农业领域，提高生产效率，降低能源消耗。制冷的基本原理热传递原理制冷机通过吸收热量，降低被冷却物体温度，达到制冷效果。制冷剂制冷剂吸收热量后，气化，在压缩机的作用下，温度升高，将热量释放到外部环境。冷凝器制冷剂通过冷凝器释放热量，凝结成液体，进入节流装置，再次进入蒸发器，完成制冷循环。制冷循环过程压缩制冷剂被压缩机压缩，温度和压力升高。冷凝高温高压的制冷剂在冷凝器中释放热量，转变为液体。节流液体制冷剂通过节流装置，压力降低，部分液体汽化。蒸发低温低压的制冷剂在蒸发器中吸收热量，完成汽化过程，完成制冷循环。制冷剂的选择环保性制冷剂应具有低全球变暖潜能值(GWP)，尽量减少对环境的影响。安全性制冷剂应具有良好的化学稳定性，不易燃、不易爆，对人体无毒。效率制冷剂应具有良好的热力学性能，能有效地吸收和释放热量，提高制冷效率。可用性制冷剂应易于获得，价格合理，并符合相关法规和标准。制冷系统的构成压缩机压缩机是制冷系统的心脏，它将制冷剂蒸汽压缩成高温高压的蒸汽。冷凝器冷凝器将高温高压的制冷剂蒸汽冷却成液态，释放热量。节流装置节流装置将高压液态制冷剂减压，使其部分汽化，吸收周围环境的热量。蒸发器蒸发器吸收周围环境的热量，将低压液态制冷剂汽化，从而降低环境温度。常见制冷设备制冷设备在现代生活中应用广泛，家用空调、冰箱、冷藏车等都是常见的制冷设备。家用空调主要用于室内降温，冰箱用于食品冷藏，冷藏车用于运输易腐物品。大型制冷设备主要应用于工业生产和科研领域，例如冷库、冷冻机等。冷库主要用于存储大量冷藏物品，冷冻机用于提供低温环境，用于科研、医疗等领域。可再生能源概述定义可再生能源是指可以自然补充的能源。太阳能、风能、水能、生物质能和地热能都是可再生能源的例子。优势可再生能源的可持续性使其成为传统化石燃料的有力替代方案。可再生能源的应用有助于减少温室气体的排放。挑战可再生能源技术的成本可能很高，并且依赖于天气状况。可再生能源的存储和传输也需要进行创新。太阳能发电1光伏效应太阳能电池板将阳光转化为电能，提供清洁能源。2环保优势太阳能发电无污染，减少碳排放，保护环境。3应用广泛住宅、商业建筑、电网等都可应用太阳能发电。4成本降低技术发展使太阳能发电成本降低，普及率提升。风力发电风能利用风力发电利用风能驱动风力涡轮机，将动能转换为电能。风力发电厂通常建在风资源丰富的地方，例如海岸线、山区或草原。环保优势风力发电是清洁的可再生能源，不会产生二氧化碳等污染物。风力发电可以有效减少化石燃料的消耗，降低温室气体排放。地热能利用地热能的优势清