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(shí)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(dòng)內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。溫度影響溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，內(nèi)能越大。物態(tài)變化物態(tài)變化過(guò)程中，內(nèi)能會(huì)發(fā)生改變，例如，水結(jié)冰時(shí)，內(nèi)能減小。內(nèi)能的定義微觀粒子運(yùn)動(dòng)分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，反映了物質(zhì)中所有微觀粒子的運(yùn)動(dòng)和相互作用狀態(tài)。溫度影響溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)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(cè)量?jī)?nèi)能是微觀粒子運(yùn)動(dòng)的總能量，無(wú)法直接測(cè)量。但我們可以通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的溫度來(lái)間接反映內(nèi)能的變化。溫度計(jì)是常用的測(cè)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(shí)體積膨脹，溫度計(jì)的刻度就會(huì)上升，反之亦然。通過(guò)測(cè)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(shí)，其內(nèi)能增加，溫度升高。熱量與內(nèi)能變化熱量傳遞會(huì)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(huì)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(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)能守恒定律在任何能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量的總量保持不變，即能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只會(huì)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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?，將一部分熱量轉(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(lèi)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(dòng)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(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)利用燃?xì)飧咚賴(lài)姵霎a(chǎn)生推力，主要用于飛機(jī)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)發(fā)動(dòng)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(dòng)活塞做功，從而帶動(dòng)汽車(chē)行駛。常見(jiàn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，它們?cè)诠ぷ髟砗徒Y(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(lái)點(diǎn)燃燃料。柴油機(jī)通常用于重型車(chē)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(lái)推動(dòng)活塞做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。工作原理蒸汽機(jī)通過(guò)燃燒燃料產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)輪子旋轉(zhuǎn)，從而輸出動(dòng)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(dòng)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ΑＨ細(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(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)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(guò)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(kù)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(hào)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(dòng)能越大。溫度是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，用符號(hào)t表示，單位是攝氏度（℃）。熱量的傳遞1熱傳導(dǎo)熱量通過(guò)物體內(nèi)部或兩個(gè)直接接觸的物體之間的分子運(yùn)動(dòng)傳遞。2熱對(duì)流熱量通過(guò)流體（氣體或液體）的流動(dòng)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(guò)程。2機(jī)制通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)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(duì)流熱量對(duì)流是指熱量通過(guò)流體的流動(dòng)而傳遞的過(guò)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(dòng)，從而帶走了熱量。1熱量傳遞通過(guò)流體流動(dòng)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(dòng)帶走熱量對(duì)流是熱量傳遞的重要方式之一。生活中常見(jiàn)的例子有：暖氣片散熱，風(fēng)扇散熱，以及水沸騰時(shí)熱量從底部傳遞到表面的過(guò)程。熱量輻射1電磁波形式熱量以電磁波的形式傳播，無(wú)需介質(zhì)，可通過(guò)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(zhǎng)越短。3應(yīng)用太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能發(fā)電等應(yīng)用了熱量輻射的原理。氣體的熱力學(xué)過(guò)程1等溫過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程氣體與外界沒(méi)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(guò)程1溫度不變整個(gè)過(guò)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(huì)發(fā)生變化，但溫度保持不變。等溫過(guò)程是指氣體在溫度不變的情況下，體積發(fā)生變化的過(guò)程。在等溫過(guò)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(lái)做功或由做功轉(zhuǎn)化而來(lái)。等溫過(guò)程在熱力學(xué)中是一個(gè)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(guò)程定義等壓過(guò)程是指氣體在壓強(qiáng)不變的情況下發(fā)生體積變化的過(guò)程。在該過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)保持恒定，而溫度和體積可能會(huì)發(fā)生變化。示例在一個(gè)密閉的容器中，當(dāng)容器內(nèi)部的氣體被加熱時(shí)，氣體的體積會(huì)膨脹，但氣體的壓強(qiáng)保持不變。這體現(xiàn)了等壓過(guò)程的特征。應(yīng)用等壓過(guò)程在很多實(shí)際應(yīng)用中都有體現(xiàn)，例如，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸在燃燒過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)基本保持不變。等容過(guò)程定義等容過(guò)程是指氣體體積不變的熱力學(xué)過(guò)程。在該過(guò)程中，氣體的熱量變化全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能變化，而不會(huì)做功。特點(diǎn)等容過(guò)程的特點(diǎn)是體積不變，因此氣體不會(huì)對(duì)外做功，其內(nèi)能變化等于熱量變化。應(yīng)用等容過(guò)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(guò)程，以及密閉容器內(nèi)氣體的加熱或冷卻過(guò)程。絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程是指系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換的過(guò)程。在絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化只由做功引起。1過(guò)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(chǎng)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(duì)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^(guò)程所有過(guò)程均可逆，無(wú)能量損失。四個(gè)過(guò)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(lèi)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(lèi)型、燃燒效率、排氣損失以及摩擦損失等。熵概念無(wú)序性熵是衡量一個(gè)系統(tǒng)無(wú)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(huì)減少，只會(huì)保持不變或增加。不可逆性熵增加表明自然過(guò)程具有不可逆性，即自然過(guò)程只能從有序走向無(wú)序，無(wú)法逆轉(zhuǎn)。熱力學(xué)箭頭熵增加也稱(chēng)為“熱力學(xué)箭頭”，它揭示了時(shí)間的單向性，即時(shí)間總是從過(guò)去流向未來(lái)。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(gè)量之間存在密切的關(guān)系。溫度升高當(dāng)溫度升高時(shí)，系統(tǒng)的熱能增加，分子運(yùn)動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)的熱能減少，分子運(yùn)動(dòng)減緩，系統(tǒng)的熵會(huì)減小。熵變與溫度在可逆過(guò)程中，熵變與溫度成反比。這意味著，溫度越高，熵變?cè)叫?，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(guò)程中，總是會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)化為無(wú)用功，無(wú)法完全利用。熵增原理熱力學(xué)第二定律表明，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值總是