我們知道能量可以轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，在常溫常壓下，哪一種過程是可以自發(fā)進行的？
能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移無處不在。然而，許多情況下雖然并不違背能量守恒定律，但在實際情形中卻不會發(fā)生，這是為什么呢？
一、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性
試著分析以下過程能否實現(xiàn)，以及實現(xiàn)過程中能量轉(zhuǎn)化情況。
一杯水靜置一段時間后，其中的一部分水自行從另一部分水中吸收熱量，沸騰成水蒸氣，另一部分水則內(nèi)能減少，凝結(jié)成冰
枯萎的花兒，自發(fā)從空氣中吸取能量和水分，重?zé)ㄇ啻?br/>坡底的巨石從周圍環(huán)境中獲取能量，滾向坡頂
從北京開到天津的汽車，掉轉(zhuǎn)車頭，汽車可以從空氣中、已排放的尾氣中吸收能量，不再消耗新的燃料，返回北京
“轉(zhuǎn)化”是指能量的形式發(fā)生變化，“鉆木取火”是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而機械能和內(nèi)能是兩種不同形式的能。
“轉(zhuǎn)移”是指能量的形式不發(fā)生變化，如“熱傳遞”只是內(nèi)能從高溫物體（部分）轉(zhuǎn)移到低溫物體(部分)。
熱量只能從高溫物體(部分)轉(zhuǎn)移到低溫物體(部分)，不能相反，具有方向性，否則就要消耗其他的能量。
現(xiàn)實的宏觀世界中，物體間一旦存在溫差，就會有熱量的傳遞；摩擦無處不在，機械能會不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。我們對能量的利用，無法避免涉及熱量的生成與轉(zhuǎn)移。于是，每一次能量的利用，都會減少這個世界上可利用、便于利用的能量的總量。
用燃氣灶燒水，目的是把水燒熱或者燒開，我們希望燃燒每一升天然氣產(chǎn)生的熱量都完全傳遞給壺中的水，使之升溫、沸騰。你覺得這可能是實現(xiàn)嗎？
騎自行車上學(xué)時，我們希望消耗的每一分體能能全部轉(zhuǎn)化為自行車和人的動能，這可能嗎？
生活經(jīng)驗告訴我們。這些理想情況都不可能發(fā)生。在所有的能量利用過程中，能量損耗不可避免。以燒水過程為例，有一定比例的熱量會散發(fā)到大氣。
如果把天然氣完全燃燒釋放的化學(xué)能稱為輸入能量，而把水吸收的那部分能量稱為輸出有效能量，把散發(fā)到大氣中的那部分能量稱為輸出無效能量，則根據(jù)能量守恒定律，有如下關(guān)系：
在任何情況下，能量轉(zhuǎn)換效率η都小于1，因此永動機不存在。
機械效率是有用功在總功中所占的比例。
熱機效率是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為有用機械能的效率。
能量轉(zhuǎn)化效率是輸出的有效能量在輸入的能量中所占的比例，是把一種能量轉(zhuǎn)化為另一種能量。輸入和輸出能量可以是任意一種。
能量轉(zhuǎn)化效率與機械效率、熱機效率是一回事嗎？
方向性：能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性
能量轉(zhuǎn)化效率：η總是小于1
1.下列對能量轉(zhuǎn)化的描述不正確的是（ ） A.摩擦生熱屬 于機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B.蓄電池充電屬于電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C.太陽能電池利用太陽充電屬于光能轉(zhuǎn)化為電能 D.發(fā)電機工作屬于電能轉(zhuǎn)化為機械能
2. 水電站發(fā)電時，水從高處向下沖擊水輪機的葉輪，轉(zhuǎn)動的葉輪帶動發(fā)電機發(fā)電。在這個過程中，能量的轉(zhuǎn)化順序為（ ） A.勢能一電能一動能 B.勢能一動能一電能 C.電能一動能勢能 D.動能一勢能一電能
3.關(guān)于熱機能量轉(zhuǎn)化的效率，下列說法中正確的是（ ） A.熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 B.熱機做的有用功越多，效率一定越高 C.熱機消耗的燃料越少，效率一定越高 D.熱機做功越快，效率一定越高

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2 能量轉(zhuǎn)化的方向性和效率

版本： 教科版（2024）

年級： 九年級下冊

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