第2节能量转化的方向性和效率

第2节能量转化的方向性和效率1.能量转化的方向性(1)能量在转移中存在一定的方向性。比如，热量总是自发地从高温物体传到低温物体，或者从同一物体的高温部分传到低温部分，而不可能自发地从低温物体传到高温物体。(2)能量在转化中也存在一定的方向性。比如，内燃机工作时要散失一部分热量，而这些热量不可能再收集起来供内燃机工作。注：能量的转移或转化存在一定的方向性，无法自发地沿反方向发生，除非耗费额外的能量提供帮助。2.能量转化中的效率(1)有效能量：直接(或间接)转化(或转移)为有用的能量。(2)无效能量：散发到大气中被其他物体利用的能量。(3)根据能量的守恒定律，输入能量=输出有效能量+输出无效能量。(4)能量转化效率η=，在任何情况下，

η都小于1。(5)提高能量转化利用中的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。★能量的转移、转化都是有一定的方向性的。在利用能量的过程中，并不是什么能量都可以利用的，能源的利用是有条件的，也是有代价的。例1(2016绵阳)关于能量的转移和转化，下列判断正确的是()A.热量可以从低温物体转移到高温物体B.能量转移和转化没有方向性C.电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用D.汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车A1.能源危机产生的根源是由于能量的转移和转化具有方向性。能说明能量转移和转化具有方向性的实例有

。(选填序号)A.热量总是自发地从高温物体传到低温物体B.熟鸡蛋无法再恢复到被煮热前的状态C.人活动过程中消耗的生物质能，不可能重新自动回归身体AC2.电能可以使电灯发光，同时产生的内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。汽车制动过程中，动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能同样无法自动地转化为机械能再用来开动汽车。这些现象均说明能量的转化具有

。以上能量的转化过程中，能的总量

(选填“增大”“减少”或“不变”)。方向性不变例2太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能。并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为7.5kW·h，即J；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化率是

%。[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]2.7×107283.某电动机的工作效率是83%，从能量转化看，它表示电动机工作时()A.总共消耗了83%的电能B.将83%的电能转化成机械能C.将83%的电能转化成内能D.将83%的机械能转化成电能B4.节约能源，提高能源的利用率，下列措施中可行的有()A.采用新技术、新设备，更新改造落后的技术设备B.集中供热C.将家庭固体燃料改用气体燃料D.不断地开采、开发常规能源A5.随着我国人民生活水平的不断提高，汽车作为一种普通的交通工具已走进千家万户。(1)小轿车发动机一般是汽油机， 完全燃烧0.5kg的汽油能够获 得

J的能量。(汽油 的热值为4.6×107J/kg)(2)汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的

较大的特点。2.3×107比热容(3)小明同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图11-2-1所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为

%。若汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m的汽油，能使汽车前进的距离s=

(用前面给出物理量的符号表示距离，汽油的热值用q表示)。301.某机器的能量流向如图11-2-2所示，据此推理该机器可能是()A.热机B.电动机C.发电机D.电热水器B2.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。能源危机产生的根本原因是()A.能量的转移和转化遵循能量守恒定律B.人们在能量的转化或转移中利用能量C.经转移或转化过程可利用能量增加D.能量的转移和转化有方向性D3.下列说法不正确的是()A.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一B.一切与热现象有关的宏观过程都是有方向的C.实际过程中，能量经转化后，可利用的能量只会减少，不会增加D.发电机把机械能转化为电能，电动机又可以把电能转化为机械能。因此，自然界中所有的能量转化都是可逆的D4.下列关于能量转化效率的说法中错误的是()A.在机器工作过程中，能量转化效率一定小于1B.提高燃料的利用率可以提高热机的效率C.只要减少能量损耗，能量转化效率就可等于1D.提高能量转化效率是节能问题的核心C5.提高能量的利用效率，除了不随便浪费能源外，主要还需改进应用能源的技术。下列措施不恰当的是()A.让燃料充分燃烧B.采用保温隔热措施，减少热量的散失C.充分利用余热和减少有害摩擦D.增加能量的转化环节D6.小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图11-2-3所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为()A.91%B.70%C.30%D.9%B7.科考人员在野外过夜时，通常会点燃一堆篝火，加热食物、温暖身体……这是利用

的方法改变物体的内能。当篝火熄灭时，散失的热量不会自动重新聚集，寒冷将会重新光临；同样地，汽车制动时，由于摩擦，汽车的

转变为地面和空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化和转移具有

。热传递机械能方向性8.在火电站内，燃料的化学能经锅炉、蒸汽轮机和发电机最终转化为电能。蒸汽轮机的作用是将

能转化为机械能。若锅炉、蒸汽轮机和发电机的效率分别为50%、70%和80%，则火电站的效率为

。内28%9.下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是()A.电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能B.机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能C.动能可以和重力势能相互转化D.热量自发从高温向低温物体传递，却不能自发从低温向高温物体传递D10.家庭浴室中常用的暖灯型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的。某型号浴霸由四只标有“220V275W”的同规格发热灯组成，如图11-2-4所示。若当地空气的密度为1.2kg/m3，测得浴室的面积为4m2，高为2.5m，浴室内空气质量m=

kg；当四只灯泡同时正常工作250s时，发热灯加热产生的热量是

J，此过程浴室内的空气温度从10℃上升到25℃，空气的比热容为1.0× 103J/(kg·℃)，浴室内空气吸收的 热量是

J；浴霸加热浴室 内空气的能量转化率是

%。122.75×1051.8×10565.511.重力灯是英国里弗斯设计的一款概念环保灯，它是通过一定的装置将重力势能转化为电能的设备，如图11-2-5所示。已知沙袋每拉一次重力所做的功是400J，利用滑轮系统的目的是

。重力灯功率为0.5W，重力势能转化为电能效率为50%，则每举高一次该沙袋使重力灯正常照明

s。既可以省力，又可以改变拉力的方向40012.如图11-2-6所示是一种太阳能路灯的电路示意图，光控开关S白天与a点接触，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上与b点接触，蓄电池给路灯供电，太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能7.5kW·h，能使“12V30W”的一盏路灯正常工作5天