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（2）枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，
重焕青春？
枯萎的花儿，也不 可能自发从空气中 吸取能量和水分。
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（3）坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶？
机械能可以全部 转化为内能，而内能 不可全部转化为机械
能而不引起其他变化！
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（4）汽车从北京开到天津，掉转车头，可以不再消
会有热量的传递；摩擦无处不在，机械能会不断转
化为内能。我们对能量的利用，无法避免涉及热量 的生成与转移。于是，每一次能量的利用。都会减 少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。 这就是为什么虽然能量是守恒的，我们仍然要 节约能源的原因。
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二 能量转化中的效率 在实际工作和生活中，人们把一种能量转化
第十一章 物理学与能源技术
2.能量转化的方向性和效率
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课堂小结
随堂训练
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能量的转化和转移无处不在。然而，许多
情况虽然并不违背能量守恒定律，但在实
际情形中却不会发生，这是为什么呢？
这是因为能量的转化具有方向性。
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学习目标 1.认识到能量转移具有方向性。
2.认识能量转化效率。
为另一种能量总是为了某种目的：
用燃气灶烧水，目的是为了把水烧热或烧开；
并希望烧水时将天燃气燃烧产生的热量完全传递 给水壶中的水。 使用电梯是为了把人或物体提高到一定的高
度；并希望每消耗1千瓦时的电能完全转化成人或
物体的势能。
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生活经验告诉我们，这些理想都不可能发生在
所有的能量利用过程中，能量损耗不可避免 。
能终会完全转变为内能，内能不可自发地转化为机
械能。
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总之如果某个过程涉及了热量，能量的 转化（和转移）就将是“覆水难收”，无法 自发地沿反方向发生，除非我们耗费额外的
能量提供帮助。
思考：因为能量是守恒的，所以我们不需要节约
能源，这种说法对吗？并说明原因。
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这种说法不正确，因为能量转化具有方向性。 现实的宏观世界中，物体间一旦存在温差，就
Hale Waihona Puke 变世界的热机”一章中，我们又知道了热机的
效率，即内能转化为有用机械能的效率。这些 效率，跟我们今天学习的“能量转化效率”是 一回事吗？为什么？
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机械效率定义:有用功在总功中所占的百分比，叫 机械效率，机械效率总小于1。 热机效率：热机所做有用功（有效利用的能量）与 燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机效率。
例如空调可以将热量从低温的室内移至高温的室
外，但外界必须做功，这种转移才是可能的，空调不
开不做电功，这种转移就是不可能的。
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（2）转化的方向性
指内能和其他形式的的能量（如电能、机械能
等）的相互转化具有方向性。其他形式的能量可以 自发地转化为内能，而内能不可无条件地转化为其
他形式的能量。
例如钟表在再次上紧发条之前,终会停下,机械
供帮助。 （二）能量转化中的效率 输入能量=输出有效能量+输出无效能量 能量转化效率=输出有效能量/输入能量
即η= W有/W总，任何情况下，η<1!
随堂训练
1. 一般情况下（ 内）能只能从高温问题转移到低温物 体，不能相反。如冬天，火炉把自己能传递给房间里
的空气，供人们取暖；到了春天，我们不能把这些能
耗新的燃料，从空气、尾气中吸取能量，返回北京？
返程不 再耗 油…….
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这是不可能的。因为被其他物质吸收后
变为周围环境的内能，我们无法把这些内能
收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗
散。能量的耗散从能量转化的角度反映出自 然界中宏观过程的方向性。
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通过以上的分析很明显这些过程都是不可 能实现的，我们在现实生活中也从未看到这样
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一 能量转化的方向性 思考：水能从低处往高处流吗？水能自发地从低处 往高处流吗？
如果水是自发地流
只能从高处往低处流， 同样能量的自发流向也 不是随意的，即能量的 转化具有方向性。 用抽机就能实现水从低 处往高处流。
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1.讨论交流：这些情形可能吗？ 试看分析以下过程能否实现，以及实现过程中的
热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终 小于1。
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即都可表示为：
输出有效能量 能量转化效率= 输入能量
提高能量利用中的转化效率是节能问题的核
心，是可持续发展的重要措施之一。
课堂小结
（一）能量的转化具有方向性 涉及了热量，能量的转化（和转移）是有方向的，无
法自发地沿反方向发生，除非我们耗费额外的能量提
的现象发生过。自然界中许多自发的过程都是
有方向的，或者说能量的转化和转移也是有方 向的。
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2.能量流动具有方向性
（1）转移的方向性 热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，反 之要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可 能的。但如果有外界适当的干预，或满足一定的条件，
热量可以从低温物体转移至高温物体。
为了进一步描述这些过程，人们定义了能量 的转化效率。
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5.能量转化效率 输出有效能量 能量转化效率= 输入能量 W有 W总
即 η=
，任何情况下，η<1!
其实，在所有的能量利用的过程中，都有
以上的关系。
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讨论交流各种“效率”
在“机械与功”一章中，我们研究了机械 效率，即有用功在总功中所占的比例；在“改
量重新收集起来供来年再用，上述事例说明：能量的
转化、能量的转移，都是有（方向 ）性的；请再举一 个符合这一规律的例子：
物块在地面上因摩擦部分机械能转化为内能， 这些内能不会再转化成机械能。
随堂训练
2．下列说法正确的是（ C ） A．能量是守恒的，所以无须节约能源 B．物体的温度越高，含有的热量越多 C．热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不
以天燃气烧一壶水为例：
1.输入能量
我们把天然气完全燃烧释
放出的化学能称为输入能量。
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2.输出有效能量
壶水水吸收的那部分能量称为输出有效能量。 3.输出无效能量
把散发到大气、壶体中的那部分能量称为输出 无效能量。
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4.输入能量、输出有效能量和输出无效能量的关系 根据能量守恒定律： 输入能量=输出有效能量+输出无效能量
能量转化情况。
（1）一杯水静置一段时间 后，其中的一部分水自行 从另一部分水中吸取热量， 沸腾成水蒸气?另一部分水 则内能减少，凝结成冰?
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热传递的过程是有方向性的，这个过
程可以向一个方向自发地进行，但是向相
反的方向却不能自发地进行。 注意：内能总是自发地从高温物体向低温 物体转移而不会自发地由低温物体向高温 物体转移。