內(nèi)能與熱機(jī)復(fù)習(xí)粵教滬科版-課件

內(nèi)能與熱機(jī)復(fù)習(xí)本課件主要涵蓋內(nèi)能與熱機(jī)的相關(guān)知識點(diǎn)，包括熱力學(xué)基礎(chǔ)、熱機(jī)工作原理和能量轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。適用粵教和滬科版教材。內(nèi)能概述分子運(yùn)動內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和。溫度影響溫度越高，分子運(yùn)動越劇烈，內(nèi)能越大。物態(tài)變化物態(tài)變化過程中，內(nèi)能會發(fā)生改變，例如，水結(jié)冰時，內(nèi)能減小。內(nèi)能的定義微觀粒子運(yùn)動分子動能和分子勢能的總和，反映了物質(zhì)中所有微觀粒子的運(yùn)動和相互作用狀態(tài)。溫度影響溫度越高，分子運(yùn)動越劇烈，內(nèi)能也越大。物質(zhì)狀態(tài)同種物質(zhì)，固態(tài)內(nèi)能最小，液態(tài)內(nèi)能更大，氣態(tài)內(nèi)能最大。內(nèi)能的測量內(nèi)能是微觀粒子運(yùn)動的總能量，無法直接測量。但我們可以通過測量物質(zhì)的溫度來間接反映內(nèi)能的變化。溫度計(jì)是常用的測量溫度的儀器，利用物質(zhì)的熱脹冷縮原理工作。例如，溫度計(jì)中的水銀或酒精在溫度升高時體積膨脹，溫度計(jì)的刻度就會上升，反之亦然。通過測量物質(zhì)的溫度變化，我們可以推斷內(nèi)能的變化。內(nèi)能與熱量熱量傳遞熱量是內(nèi)能傳遞的一種形式。當(dāng)物體吸收熱量時，其內(nèi)能增加，溫度升高。熱量與內(nèi)能變化熱量傳遞會導(dǎo)致物體溫度變化，也可能導(dǎo)致物體狀態(tài)變化，例如冰塊融化。熱量與化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中，熱量會釋放或吸收，從而改變反應(yīng)物和生成物的內(nèi)能。內(nèi)能轉(zhuǎn)換與守恒機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能例如，摩擦生熱，物體做功克服摩擦力，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致物體溫度升高。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能例如，蒸汽機(jī)利用蒸汽膨脹做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，推動機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)能守恒定律在任何能量轉(zhuǎn)化過程中，能量的總量保持不變，即能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。內(nèi)能與溫度內(nèi)能的本質(zhì)內(nèi)能是分子無規(guī)則運(yùn)動的總能量，溫度是物體冷熱程度的標(biāo)志。內(nèi)能與溫度密切相關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動越劇烈，內(nèi)能越大。熱機(jī)的工作原理1高溫?zé)嵩刺峁┠芰?做功推動機(jī)器3低溫?zé)嵩磁欧艧崃繜釞C(jī)利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)做功。熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃浚瑢⒁徊糠譄崃哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，剩余的熱量排放到低溫?zé)嵩?。熱機(jī)的分類11.外燃機(jī)外燃機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給工作介質(zhì)，使其膨脹做功。22.內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)直接將燃料燃燒在氣缸內(nèi)，推動活塞做功。33.燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)利用燃?xì)馀蛎涀龉?，具有高效、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。44.噴氣發(fā)動機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)利用燃?xì)飧咚賴姵霎a(chǎn)生推力，主要用于飛機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)汽車發(fā)動機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一種，利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能推動活塞做功，從而帶動汽車行駛。常見的汽車發(fā)動機(jī)類型包括汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)，它們在工作原理和結(jié)構(gòu)上存在差異。柴油機(jī)柴油機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，它使用柴油作為燃料。與汽油機(jī)不同，柴油機(jī)使用壓縮空氣來點(diǎn)燃燃料。柴油機(jī)通常用于重型車輛、船舶和發(fā)電機(jī)組，因?yàn)樗鼈兙哂懈咝?、高扭矩和低燃料消耗等?yōu)點(diǎn)。蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)利用蒸汽的膨脹來推動活塞做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。工作原理蒸汽機(jī)通過燃燒燃料產(chǎn)生蒸汽，推動活塞，帶動輪子旋轉(zhuǎn)，從而輸出動力。應(yīng)用領(lǐng)域蒸汽機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，推動了工業(yè)革命的發(fā)展。燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是一種熱機(jī)，它利用燃?xì)馀蛎涀龉?。燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、航空航天、石油化工等領(lǐng)域。燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理：燃?xì)庠谌紵覂?nèi)燃燒后膨脹，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。制冷機(jī)制冷機(jī)是一種將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的機(jī)器。它利用制冷劑在循環(huán)過程中吸收熱量，再將其釋放到環(huán)境中，從而降低被冷卻物體的溫度。制冷機(jī)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如空調(diào)、冰箱、冷庫等。它在現(xiàn)代生活中發(fā)揮著重要的作用，為我們提供舒適的生活環(huán)境。熱量與溫度熱量熱量是物體間由于溫度差而傳遞的能量。物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少。熱量是能量傳遞的一種形式，用符號Q表示，單位是焦耳（J）。溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。溫度越高，物體內(nèi)部分子的平均動能越大。溫度是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志，用符號t表示，單位是攝氏度（℃）。熱量的傳遞1熱傳導(dǎo)熱量通過物體內(nèi)部或兩個直接接觸的物體之間的分子運(yùn)動傳遞。2熱對流熱量通過流體（氣體或液體）的流動傳遞。3熱輻射熱量以電磁波的形式傳遞，不需要介質(zhì)。熱量傳導(dǎo)1定義熱量在物質(zhì)中由溫度較高部分向溫度較低部分傳遞的過程。2機(jī)制通過分子熱運(yùn)動進(jìn)行能量傳遞。3影響因素傳熱速率受物質(zhì)的熱導(dǎo)率、溫度差和接觸面積影響。熱量對流熱量對流是指熱量通過流體的流動而傳遞的過程。流體是指液體或氣體。當(dāng)流體的一部分受熱后，密度變小，上升；冷的部分密度較大，下沉。這樣就形成了流體的循環(huán)運(yùn)動，從而帶走了熱量。1熱量傳遞通過流體流動2流體受熱密度降低，上升3流體降溫密度增加，下沉4循環(huán)運(yùn)動帶走熱量對流是熱量傳遞的重要方式之一。生活中常見的例子有：暖氣片散熱，風(fēng)扇散熱，以及水沸騰時熱量從底部傳遞到表面的過程。熱量輻射1電磁波形式熱量以電磁波的形式傳播，無需介質(zhì)，可通過真空傳播。2黑體輻射所有物體都輻射熱量，溫度越高輻射越強(qiáng)，輻射波長越短。3應(yīng)用太陽能熱水器、太陽能發(fā)電等應(yīng)用了熱量輻射的原理。氣體的熱力學(xué)過程1等溫過程氣體溫度保持不變，體積和壓強(qiáng)發(fā)生變化。例如，氣體在恒溫環(huán)境中膨脹或壓縮。2等壓過程氣體壓強(qiáng)保持不變，體積和溫度發(fā)生變化。例如，氣體在恒壓環(huán)境中加熱或冷卻。3等容過程氣體體積保持不變，壓強(qiáng)和溫度發(fā)生變化。例如，氣體在密閉容器中加熱或冷卻。4絕熱過程氣體與外界沒有熱量交換，壓強(qiáng)、體積和溫度發(fā)生變化。例如，氣體快速膨脹或壓縮。等溫過程1溫度不變整個過程中，氣體的溫度保持不變。2熱量傳遞氣體吸收或放出熱量，但溫度不變。3體積變化氣體的體積會發(fā)生變化，但溫度保持不變。等溫過程是指氣體在溫度不變的情況下，體積發(fā)生變化的過程。在等溫過程中，氣體吸收或放出熱量，但溫度保持不變。由于溫度不變，氣體的內(nèi)能也不變，因此熱量全部用來做功或由做功轉(zhuǎn)化而來。等溫過程在熱力學(xué)中是一個重要的概念，廣泛應(yīng)用于各種熱力學(xué)系統(tǒng)，例如熱機(jī)、制冷機(jī)等。等壓過程定義等壓過程是指氣體在壓強(qiáng)不變的情況下發(fā)生體積變化的過程。在該過程中，氣體壓強(qiáng)保持恒定，而溫度和體積可能會發(fā)生變化。示例在一個密閉的容器中，當(dāng)容器內(nèi)部的氣體被加熱時，氣體的體積會膨脹，但氣體的壓強(qiáng)保持不變。這體現(xiàn)了等壓過程的特征。應(yīng)用等壓過程在很多實(shí)際應(yīng)用中都有體現(xiàn)，例如，汽油發(fā)動機(jī)中的氣缸在燃燒過程中，氣體壓強(qiáng)基本保持不變。等容過程定義等容過程是指氣體體積不變的熱力學(xué)過程。在該過程中，氣體的熱量變化全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能變化，而不會做功。特點(diǎn)等容過程的特點(diǎn)是體積不變，因此氣體不會對外做功，其內(nèi)能變化等于熱量變化。應(yīng)用等容過程在許多實(shí)際應(yīng)用中都有應(yīng)用，例如內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)的爆炸過程，以及密閉容器內(nèi)氣體的加熱或冷卻過程。絕熱過程絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。在絕熱過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化只由做功引起。1過程特點(diǎn)熱量傳遞為零2內(nèi)能變化僅由做功引起3應(yīng)用場景氣體壓縮、膨脹熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率是指熱機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例。效率越高，則熱機(jī)消耗的燃料越少，對環(huán)境的污染也越小。30%理論值卡諾循環(huán)理論值10%實(shí)際值實(shí)際熱機(jī)效率卡諾循環(huán)理想循環(huán)理論上，卡諾循環(huán)效率最高?？赡孢^程所有過程均可逆，無能量損失。四個過程等溫膨脹絕熱膨脹等溫壓縮絕熱壓縮熱機(jī)的工作效率工作效率定義影響因素?zé)釞C(jī)熱機(jī)將燃料燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例燃料類型、燃燒效率、排氣損失、摩擦損失等熱機(jī)的效率受多種因素影響，主要包括燃料類型、燃燒效率、排氣損失以及摩擦損失等。熵概念無序性熵是衡量一個系統(tǒng)無序程度的物理量，系統(tǒng)越混亂，熵值越高。熱力學(xué)第二定律熵是熱力學(xué)第二定律的核心概念，它表明孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會減少，只會保持不變或增加。不可逆性熵增加表明自然過程具有不可逆性，即自然過程只能從有序走向無序，無法逆轉(zhuǎn)。熱力學(xué)箭頭熵增加也稱為“熱力學(xué)箭頭”，它揭示了時間的單向性，即時間總是從過去流向未來。熵與熱量熵的增量熵的增量與系統(tǒng)吸收的熱量成正比。系統(tǒng)吸收的熱量越多，熵的增量就越大。溫度的影響熵的增量還與系統(tǒng)溫度有關(guān)。溫度越高，熵的增量就越大。反之，溫度越低，熵的增量就越小。熵與溫度熵與溫度的關(guān)系熵是系統(tǒng)混亂程度的度量，而溫度則是系統(tǒng)熱能的反映。這兩個量之間存在密切的關(guān)系。溫度升高當(dāng)溫度升高時，系統(tǒng)的熱能增加，分子運(yùn)動更加劇烈，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的熵增加。溫度降低相反，當(dāng)溫度降低時，系統(tǒng)的熱能減少，分子運(yùn)動減緩，系統(tǒng)的熵會減小。熵變與溫度在可逆過程中，熵變與溫度成反比。這意味著，溫度越高，熵變越小，反之亦然。熱力學(xué)第二定律能量不可逆轉(zhuǎn)熱力學(xué)第二定律指出，能量轉(zhuǎn)換過程中，總是會有一部分能量轉(zhuǎn)化為無用功，無法完全利用。熵增原理熱力學(xué)第二定律表明，一個孤立系統(tǒng)的熵值總是