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。温度影响温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。物态变化物态变化过程中，内能会发生改变，例如，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是内能传递的一种形式。当物体吸收热量时，其内能增加，温度升高。热量与内能变化热量传递会导致物体温度变化，也可能导致物体状态变化，例如冰块融化。热量与化学反应化学反应中，热量会释放或吸收，从而改变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1高温热源提供能量2做功推动机器3低温热源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11.外燃机外燃机将燃料燃烧产生的热量传递给工作介质，使其膨胀做功。22.内燃机内燃机直接将燃料燃烧在气缸内，推动活塞做功。33.燃气轮机燃气轮机利用燃气膨胀做功，具有高效、重量轻等优点。44.喷气发动机喷气发动机利用燃气高速喷出产生推力，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。蒸汽机蒸汽机蒸汽机利用蒸汽的膨胀来推动活塞做功，转化为机械能。工作原理蒸汽机通过燃烧燃料产生蒸汽，推动活塞，带动轮子旋转，从而输出动力。应用领域蒸汽机广泛应用于工业、交通、农业等领域，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。热量与温度热量热量是物体间由于温度差而传递的能量。物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。热量是能量传递的一种形式，用符号Q表示，单位是焦耳（J）。温度温度是表示物体冷热程度的物理量。温度越高，物体内部分子的平均动能越大。温度是物体内部分子热运动剧烈程度的标志，用符号t表示，单位是摄氏度（℃）。热量的传递1热传导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。2热对流热量通过流体（气体或液体）的流动传递。3热辐射热量以电磁波的形式传递，不需要介质。热量传导1定义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。2机制通过分子热运动进行能量传递。3影响因素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。1热量传递通过流体流动2流体受热密度降低，上升3流体降温密度增加，下沉4循环运动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1电磁波形式热量以电磁波的形式传播，无需介质，可通过真空传播。2黑体辐射所有物体都辐射热量，温度越高辐射越强，辐射波长越短。3应用太阳能热水器、太阳能发电等应用了热量辐射的原理。气体的热力学过程1等温过程气体温度保持不变，体积和压强发生变化。例如，气体在恒温环境中膨胀或压缩。2等压过程气体压强保持不变，体积和温度发生变化。例如，气体在恒压环境中加热或冷却。3等容过程气体体积保持不变，压强和温度发生变化。例如，气体在密闭容器中加热或冷却。4绝热过程气体与外界没有热量交换，压强、体积和温度发生变化。例如，气体快速膨胀或压缩。等温过程1温度不变整个过程中，气体的温度保持不变。2热量传递气体吸收或放出热量，但温度不变。3体积变化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。1过程特点热量传递为零2内能变化仅由做功引起3应用场景气体压缩、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%理论值卡诺循环理论值10%实际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的能量转化为机械能的比例燃料类型、燃烧效率、排气损失、摩擦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。熵概念无序性熵是衡量一个系统无序程度的物理量，系统越混乱，熵值越高。热力学第二定律熵是热力学第二定律的核心概念，它表明孤立系统的熵永远不会减少，只会保持不变或增加。不可逆性熵增加表明自然过程具有不可逆性，即自然过程只能从有序走向无序，无法逆转。热力学箭头熵增加也称为“热力学箭头”，它揭示了时间的单向性，即时间总是从过去流向未来。熵与热量熵的增量熵的增量与系统吸收的热量成正比。系统吸收的热量越多，熵的增量就越大。温度的影响熵的增量还与系统温度有关。温度越高，熵的增量就越大。反之，温度越低，熵的增量就越小。熵与温度熵与温度的关系熵是系统混乱程度的度量，而温度则是系统热能的反映。这两个量之间存在密切的关系。温度升高当温度升高时，系统的热能增加，分子运动更加剧烈，从而导致系统的熵增加。温度降低相反，当温度降低时，系统的热能减少，分子运动减缓，系统的熵会减小。熵变与温度在可逆过程中，熵变与温度成反比。这意味着，温度越高，熵变越小，反之亦然。热力学第二定律能量不可逆轉熱力學第二定律指出，能量轉換過程中，總是會有一部分能量轉化為無用功，無法完全利用。熵增原理熱力學第二定律表明，一個孤立系統的熵值總是