能量转换课件

产物带走的 损失的计算。 7.掌握 分析的方法，知道 效率的一般定义以及各 热
工设备的 效率。 8.通过锅炉的热平衡与 平衡、钢材连续加热炉的热平
衡与 平衡的例子进一步熟练 分析。 9.了解 的性质、 分析的作用、 分析的发展。
2–1 能量转换
钢铁企业中涉及到的主要能的形式有：热能、 机械能、电能、化学能
T0

c
pT0
T T0
dT T
cp[(T

T0
)

T0
ln
T T0
]

cp
(T

T0
)[1
T
T0 T0
ln
T T0
]

h

h0
1

T
T0 T0
ln
T T0

它的能级为
T

exT h h0
1 T0 T T0
T ln
T0
如果需要考虑比热容 cp随温度变化时，一般把比热容与 温度的关系表示成幂函数的关系：
本章知识点
1.理解能量转换与平衡； 2.理解 的概念、熟练 的计算、了
解 的平衡、掌握 损失计算； 3.学会 分析，以及 分析的举例，
分析的意义。
本章重点
1.了解能量转换； 2.理解能量平衡； 3.掌握 的概念； 4.熟练各种 的计算包括温度 、潜热 、压力 、
混合气体的 、化学 。 5.深入理解流动过程、混合过程、分离过程的 平衡。 6.掌握燃烧 损失、传热 损失、散热等 损失、燃烧
1kWh=860kcal=3600kJ
2.3 （可用能）
根据能量可转换性的不同，可以把能量分为三类： 高级能：可以不受限制地完全转换的能量 中级能：具有部分转换能力的能量 低级能：完全没有转换能力的能量 热能属于第二类能量：它具有的可用能取决于它的状态参 数（温度、压力等），同时与环境状态有关。当参数与环境相 同，即与环境处于平衡状态时，其 值为零。但是，只要与环 境处于不平衡状态，它就具有一定的 值。 为了衡量能量的可用性，提出以“可用能”或“ ”作为 衡量能量质量的物理量。

3.做支架。 用锉刀将铁丝的两头锉尖，把铁丝按照下图尺寸弯成支架，固定在木板上。
4.组装。 把圆筒罩放在支架上，铁丝尖顶在按扣的凹槽内。在木板上放一支蜡烛，点燃后，灯罩会慢慢地转动起来。走马灯的能量转换是如何的呢？来自热能→→机械能光能
走马灯转动的快慢与什么因素有关呢？
风轮扇叶的多少或 风轮扇叶距蜡烛的远近
6.能量的转换
冀人版科学六年级上册
同学们，你认识这是什么动物吗？
电热水壶是如何工作的呢？
电热水壶是依靠什么能量启动的呢？又是依靠什么能量将水加热的呢？
电能→
→热能
以下物品的能量是如何转换的呢？
电能→
→风能
电能→
→光能 热能
水能→
→机械能（动能）
风能→
→机械能（动能）
电能→
→磁能
化学能→
→机械能（动能）
我们可以得出什么结论呢？
能量之间是可以通过物体进行转换的，并且输出的能量不一定只有一种。
打电话的过程中涉及到了什么能量转换呢？
实验方法： 1.打电话前用电流传感器观测电话线中是否有电流。 2.接通对方的电话后，再用电流传感器观测电话线中是否有电流。
我们观察到了什么现象呢？
没有打电话时，屏幕没有显示；打电话时屏幕有显示。
打电话的过程中能量是如何转换的呢？
声能→电能→声能
同学们，你认识这是什么吗？
走马灯应该如何制作呢？
1.做顶盖。 在卡纸上参照下图画线，再沿实线裁开。裁开部分沿虚线向下折成一个斜 面，把圆片外部锯齿向下折，在圆心处装上一个按扣。
2.做圆筒。 用有光纸做一个直径为10厘米、高10厘米的圆筒，在圆筒上绘制一些漂 亮的图案，将圆筒粘接在顶盖的锯齿上。
能量之间是可以通过物体进行转换的，并且输出的能量不一定只有一种。

直流电机性能分析
直流电机的性能主要受到电枢绕组、换向器、机械负载等因素的影响。其中，电 枢绕组的电阻和电感会影响电机的转速和转矩特性，换向器的质量会影响电机的 平稳性和噪音，机械负载的阻力和惯量则会影响电机的加速和减速特性。
交流电机的工作原理及性能分析
交流电机工作原理
交流电机是利用定子磁场和转子电流的相互作用，将电能转化为机械能的一种 电机。根据电源频率的不同，交流电机可以分为同步电机和异步电机。
01
机电能量转换广泛应用于工业、交通、能源、 航空航天等领域。
02
电动机可以用于各种机械设备中，如机床、泵 、风机等，实现电气传动和自动化控制。
03
发电机则可以用于电力生产、电力供应等方面 ，为各种用电设备提供电力支持。
02
机电能量转换的基本原理
电场与磁场的基本性质
1 2
3
电荷与电场
电荷在电场中受到电场力的作用，电场强度是描述电场性质 的重要物理量。
高性能计算在机电能量转换领域的应用
总结词
高性能计算在机电能量转换领域的应用，有 助于解决复杂工程问题，优化设计，提高运 行效率。
详细描述
高性能计算技术如超级计算机、云计算等， 能够处理海量数据和复杂计算，为机电能量 转换设备的优化设计提供支持。例如，通过 模拟仿真技术，可以在设计阶段预测和解决 设备可能遇到的问题，从而提高设备的运行 效率和稳定性。
变压器电路
变压器电路由初级线圈和次级线 圈组成，通过电磁感应实现电压
和电流的变换。
当交流电通过初级线圈时，会产 生交变磁场，这个磁场会感应次 级线圈，从而改变电压和电流。
变压器电路可以用来升高或降低 电压，以及改变电流的方向。
放大器电路

答案：D
3．一标有“12 V 12 W”的电动机正常工作，已知其线圈电阻为2
Ω，则正常工作1分钟产生的焦耳热为( )
A．720 J
B．144 J
C．120 J
D．4 320 J
答案：C
解析：由题意可知电动机正常工作时U＝12 V，P＝12 W，根据P＝UI，解得I＝1 A，根据焦耳定律Q＝ I2Rt，解得Q＝120 J，C正确．
提示：(1)不能． (2)由R＝UP2可知，RA>RB，两灯泡串联时，由P＝I2R可知，PA>PB，故A灯更亮一些．
归纳总结 1.对电功的理解 (1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功． (2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，
电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的
功率的公式为P电＝UI，热功率的公式仍然为P热＝____I2_R ___，此时P电 大于P热．
三、电路中的能量转化 1．外电路的能量转化 (1)外电路为纯电阻电路：P电＝____P_热___． (2)外电路为非纯电阻电路：P电＝P_热_＋_P_其_他___． 2．闭合电路中的能量转化 (1)表达式：IE＝IU＋I2r. (2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电 源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和． (3)特例：当外电路短路时，路端电压U等于零，电源释放的能量全 部转化为内电路的___内_能____，若电源内阻很小，则短路电流很大，可 能造成电源损坏或引起火灾，故绝不可以让电源___短_路____．
探究点二 焦耳定律的理解及应用
导学探究 如图所示，电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”，电动机 线圈的电阻RM＝0.50 Ω. (1)灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝RL+URM求解？为什么？ (2)若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？

• 气体燃料
燃料燃烧必须具备的条件
• 必须有可能燃烧的可燃物（燃料）；
• 必须有使可燃物着火的能量（或称热 源），即使可燃物的温度达到着火温度 以上；
• 必须供给足够的氧气或空气（因为空气 中也含有助燃的氧气）。
通过燃料燃烧将化学能转换 热能的装置就称之为燃烧设
锅炉
不同燃料的燃烧特点
• 煤的燃烧。 • 煤的燃烧基本上有两种：第一种是煤粉
辐流式燃汽轮机
定子盘和转子盘
轴流式燃汽轮机
小型燃气轮机
Compressor and Diffuser
Compressor and Diffuser
Turbine Wheels
• 燃汽轮机具有以下优点：
• 1）重量轻、体积小、投资省。
• 2）起动快、操作方便。
• 3）水、电、润滑油消耗少，只需少量的 冷却水或不用水，因此可以在缺水的地 区运行；辅助设备用电少，润滑油消耗 少，通常只占燃料费的1%左右，而汽 轮机要占6%左右。
煤的燃烧技术
• 目前煤的燃烧方式主要是煤粉燃烧和流 化床燃烧。我国大型锅炉和工业窑炉大 多采用煤粉燃烧。
• 为了提高煤炭燃烧的效率和减少污染， 发展了许多先进的燃烧技术，如煤粉燃 烧稳定技术，包括各种新型的燃烧器， 煤粉低氮氧化物燃烧技术，高浓度煤粉 燃烧技术，流化床燃烧技术等。
第三节热能转换为机械能电能
• 不需要外界帮助就能自动进行的过程称 之为自发过程，反之为非自发过程。自 发过程都有一定的方向。
Water always flows downhill
Gases always expand from high pressure to low pressure
Heat always flows from high temperature to low temperature

热力学第二定律的理解
学生需要理解热力学第二定律的实质和意义，掌握可逆过程和不可逆过程的概念及其区别，以及了解热 力学第二定律在自然界中的普遍性和重要性。
创新思维拓展延伸
能源利用与环境保护
学生可以通过了解能源利用的历史、现状和未来发展趋势，探讨能源利用对环境的影响 及保护措施，提出可持续发展的能源利用方案。
空调制冷原理
空调制冷时，室内机内的制冷剂通过汽化吸热的方式将室内的热量带到室外，再 通过室外机的冷凝器将热量释放到室外空气中，从而实现室内降温的目的。这个 过程中涉及到热力学第一定律的应用以及热量传递的过程分析。
03 机械能守恒定律及其实例分析
机械能守恒定律内容
机械能守恒定律定义
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械 能保持不变。
能量定义
能量是物体做功的本领，表示物 体运动状态改变的难易程度。
能量分类
包括动能、势能、内能、电能、 化学能、核能等。
能量转化现象举例
内能转化
如热机工作过程中，内能转化 为机械能。
化学能转化
如电池放电过程中，化学能转 化为电能。
机械能转化
如物体自由落体过程中，重力 势能转化为动能。
电能转化
如电动机工作过程中，电能转 化为机械能；发电机工作过程 中，机械能转化为电能。
05
题探讨
化学反应热效应概念介绍
热效应定义
化学反应在发生过程中，除了生成新的 物质外，往往伴随着能量的转化，这种 能量的转化表现为反应体系温度的变化 ，称为化学反应的热效应。
VS
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的应用，表明热 量可以从一个物体传递到另一个物体，也 可以与机械能或其他能量互相转换，但是 在转换过程中，能量的总值保持不变。

第十四章 内能的利用
第3节 能量的转化和守恒
学习目标
掌握能量的转化和守恒定律。 能举出日常生活中能量守恒的实例。 具备用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
新课引入
大家尝试做以下小实验谈谈现象及感受。 （1）来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细碎的纸片。
能量的转化
实验现象和结论： 来回迅速摩擦双手：手会感觉到热。机械能转化为内能。 黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下：光能转化
为内能。 将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光：光能转化为电能再
转化为机械能。 用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细碎的纸片：机械能转化为
电能。
能量的转化
能量守恒定律
想想议议： 右图是一种设想中的永动机，它通过高
处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对 外做功，同时带动抽水器从低处将水抽 到高处，从而循环工作。你能不能从能 量守恒的角度说明它为什么不能一直工 作下去？
能量守恒定律
此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动 对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械 能转化为其他形式的能，从高处流下的水不 可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下 去”。在机械能转化的过程中，总会有一部 分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的 能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小。
课堂练习
【解析】选项A中凡是能量守恒的过程可能发生能量的转化，也可能发生能量的转 移，不符合题意。选项B中摩擦生热的过程是不可逆的。例如钻木取火， 不能用火得到木头，符合题意。选项C中热传递是有方向性的，热量一定 从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分 。不符合题意。选项D中由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守 恒，但是还会产生能源危机，不符合题意。故选B。 易错提醒：能量只能被转移或转化，但是能量转移或转化都是有方向的， 所以即使能量守恒，能源危机依然存在。

一：电水壶 二：电吹风 三：太阳能热水器 四：电磁铁 五：手摇发电机 六：音叉 七：风车 八：小风扇 九：太阳能演示材料 十：飞旋的轮子
一：电水壶 电能→热能
二：电吹风 电能→风能热能
三：太阳能热水器 太阳能→热能 四：电磁铁 电能→磁能
五：手摇发电机 动能→电能
六：音叉
动能→声能
人体储存 的化学能
当发电机 工作时
发电机 的电能
转换成
转换成
转换成
转换成 当电炉 烧水时
电炉的 热能
当孩子吃食物时
植物果实储 存的化学能
当自行车转动时
自行车的 机械能
水蒸气冒出来， 吹动口哨， 发出声音，
热能转化成声能。
水蒸气 的热能
Байду номын сангаас
粤教版五年级科学上册第13课
水力发电站
大坝把水储蓄起 来用，水通力过发导电水，管清洁 冲环向保水，轮你机见，过水水力 轮发机电转站动吗带？动你发知道 电水机力发发电电。站这里是有哪 把些水设能备转吗换？成你了知道 电水能力。发各电种站形是式把水 的流能具量有可的以能相量互转换 转成换什，么在能生量活了中吗？ 有许多能量转换 的例子。
中国地震台网测定“5·12”汶川大 地震“4.14”玉树大地震是由印度板块向 亚洲板块俯冲造成的。地震释放出巨大的 能量以地震弹性波的能量形式传遍中国大 陆乃至整个地球，地震波引起强烈地面震 动造成大量房屋倒塌和多人的死亡和伤害， 对人民群众带来极大威胁。
当太阳光照射在植物身上时
太阳能
转换成
当孩子骑自行车时
七：风力发电站 风能→电能 你能说一说这
八：音响
电能→声能 些物体工作时
是把什么能量

等优点。
磁场调制技术
通过磁场调制实现电机转矩的高 效控制，具有高转矩密度、高效
率等特点。
混合式电机技术
结合永磁同步电机和感应电机的 优点，具有高效率、高转矩密度
和低噪音等特点。
机电能量转换在新能源领域的应用
风能发电
利用风能驱动风力发电机组，将风能转换为电能 。
太阳能发电
利用太阳能电池板将太阳能转换为电能。
02
机电能量转换是现代能源利用和 转换的重要手段，广泛应用于发 电、电动机驱动、能源回收等领 域。
机电能量转换的种类
01
02
03
电能转换为机械能
如电机、发电机等，将电 能转换为机械能以驱动机 械设备。
机械能转换为电能
如各种能量回收装置，将 机械能转换为电能进行储 存或再利用。
热能转换为电能
如热电偶、热电堆等，将 热能转换为电能。
机电能量转换的应用
电动车辆
利用电动机将电能转换为 机械能，驱动车辆行驶。
风力发电
利用风力驱动风力发电机 ，将机械能转换为电能。
能量回收系统
在电梯、车辆、机械设备 中，将原本浪费的机械能 转换为电能储存或再利用 。
02
机电能量转换的基本 原理
机械能转换为电能
总结词
通过物理或化学过程，将机械能 转换为电能。
电动机的基本工作原理是利用电流在磁场中受力的作用，通过通电的线圈产生磁场，与定子中的主磁场相互作用 产生转矩，驱动电机旋转，将电能转换为机械能。
热力发电的工作原理
总结词
利用热能转换为机械能，再转换为电能
详细描述
热力发电的基本工作原理是将热能转换为机械能，再通过发电机将机械能转换为电能。具体过程包括 燃烧燃料产生热能、加热蒸汽轮机产生机械能、驱动发电机产生电能等步骤。

低碳化
在节能减排的背景下，控制技术将更加注重低碳 化发展，致力于降低能源消耗和减少排放。
控制技术在能量转换中的应用前景
智能电网
控制技术可以应用于智能电网的建设，实现电网的智能化调度和优 化管理，提高电网运行效率和可靠性。
新能源发电
控制技术可以应用于新能源发电领域，如风能、太阳能等，实现新 能源的高效利用和并网稳定。
04
能量转换中的控制系统
开环控制系统
01
开环控制系统是指控制系统的 输出信号对控制本身不产生影 响，即控制过程是按照预先设 定的控制程序进行的。
02
开环控制系统的优点是结构简 单，控制精度高，稳定性好， 成本低。
03
开环控制系统的缺点是对系统 参数变化和外部扰动的影响较 小，适应性较差。
闭环控制系统
风力发电控制系统
控制系统包括风速和风向检测、发电 机组控制、能量储存和并网控制等环
节，确保风电场的稳定运行。
风力发电控制策略
控制策略包括最大功率跟踪、恒速恒 频和变速恒频等，以满足不同需求和
场景。
太阳能发电控制应用
太阳能光伏发电控制
通过最大功率点跟踪技术，实现光伏 电池板的高效充电和放电，提高光电 转换效率。
01
闭环控制系统是指控制系统的输出信号通过反馈回路对控制本 身产生影响，即控制过程是根据反馈信号进行调整的。
02
闭环控制系统的优点是能够自动适应系统参数变化和外部扰动
的影响，控制精度高，稳定性好。
闭环控制系统的缺点是结构复杂，成本较高，调试和维护难度
03
较大。
复合控制系统
01
02
03
复合控制系统是指将开环控制系 统和闭环控制系统结合在一起的 控制系统。