基本概念与理论
化石能源转换的基本能量形式 热能 机械能 电能 (动能) 支撑我们的日常生活、交通运输、工业生产、商业活动
热能 机械能 （动能） 电能 支撑我们的日常生活、交通运输、工业生产、商业活动
热的本质与传递
热的本质与传递
欧内斯特·卢瑟福 尼尔斯玻尔 Ernest Rutherford (18711937) 原子结构 Niels Bohr (1885-1962) 英国实验物理学家 丹麦物理学家 第四任卡文迪许实验室主任 创建哥本哈根理论物理研究所 Nucleus 1st shell 2 electrons -2nd shell =8 electrons 3rd shell 18 electrons 原子是有原子核和电子组成。原子直径大约只有 1×108cm,原子核更小，约为1013cm。原子核带 正电，它周围是数目不等的带负电的电子。每个 在轨道上运动的电子 电子都在自己特定的轨道上绕着原子核运动。原 子核又是由质子和中子两种粒子组成的，质子带 正电，中子不带电。质子所带正电荷的大小和电 子所带负电荷的大小正好相等。质子的质量为 原子核由带正电荷的质子和中性粒子-中子组成 1.007277原子质量单位，中子的质量为1.008665原 子质量单位，而电子的质量仅为0.005486原子质量 中子 质子 单位。原子中的中子数目有时会发生变化，含有 不同中子数目的同一种元素的两个原子叫做同位 素
原子结构 原子是有原子核和电子组成。原子直径大约只有 1×10-8cm，原子核更小，约为10-13cm。原子核带 正电，它周围是数目不等的带负电的电子。每个 电子都在自己特定的轨道上绕着原子核运动。原 子核又是由质子和中子两种粒子组成的，质子带 正电，中子不带电。质子所带正电荷的大小和电 子所带负电荷的大小正好相等。质子的质量为 1.007277原子质量单位，中子的质量为1.008665原 子质量单位，而电子的质量仅为0.005486原子质量 单位。原子中的中子数目有时会发生变化，含有 不同中子数目的同一种元素的两个原子叫做同位 素。 欧内斯特·卢瑟福 Ernest Rutherford （1871～1937） 英国实验物理学家 第四任卡文迪许实验室主任 尼尔斯·玻尔 Niels Bohr （1885-1962） 丹麦物理学家 创建哥本哈根理论物理研究所
库仑定律 分子的形成 (+q IFoal=IFak 1g×Q1 r2 氢原子 共享 电子 共用的电子受原子核的吸引(4绿线) 电子之间和原子核之间互相排斥(2红线) 氢分子 原子本身并不稳定，不能以孤立的原子存在，而要通过化学键结合形成稳定的分子形式存在
分子的形成 原子本身并不稳定，不能以孤立的原子存在，而要通过化学键结合形成稳定的分子形式存在。 共用的电子受原子核的吸引（4绿线） 电子之间和原子核之间互相排斥（2红线） 库仑定律
H:O:H 氧 0氢 放大10亿倍的水 加热水滴，跳动就增加，水分子之间的 总是在不停地摇晃跳动一热运动 空隙也增大，进一步提高加热温度，当 但彼此吸引“粘在一起” 分子间的引力不足以将彼此拉住时，水 分子飞散了，变成水蒸汽。 热运动 冷却水滴，水分子的跳动逐渐减小， 变成冰后成为“刚性的”晶体，但水 分子仍都在适当的位置上振动
放大10亿倍的水 总是在不停地摇晃跳动—热运动 但彼此吸引“粘在一起” 氧 氢 热运动 加热水滴，跳动就增加，水分子之间的 空隙也增大，进一步提高加热温度，当 分子间的引力不足以将彼此拉住时，水 分子飞散了，变成水蒸汽。 冷却水滴，水分子的跳动逐渐减小， 变成冰后成为“刚性的”晶体，但水 分子仍都在适当的位置上振动
水的蒸发 热茶水不断蒸发降低温度 冷的湿衣服不断 接受太阳能量， 使水分蒸发晒干。 当水和空气温度一样时，水中一些运动快的分子被“踢”出水面，蒸发了，并带走 能量；同时，空气中又有水分子“飞”回到水面，带入能量，达到平衡，温度恒定
水的蒸发 当水和空气温度一样时，水中一些运动快的分子被“踢”出水面，蒸发了，并带走 能量；同时，空气中又有水分子“飞”回到水面，带入能量，达到平衡，温度恒定 冷的湿衣服不断 接受太阳能量， 使水分蒸发晒干。 热茶水不断蒸发降低温度
+ Transition state Activation H 0 energy -OH HO K313u3 螚 周同 ⊙6 -OH Substrate H OH (ground state) 断健所需能量 O用 00⊙-6 组键放出能量 H Change in energy GLUCOSE between substrate 新键平组 旧键断裂 and product Product 净放出能量 0⊙-0 Course of the reaction (Reaction coordinate)
碳在氧气中燃烧放出热量 氧 力和运动 碳 化学反应是旧键 的断裂和新键的 形成，总是伴随 能量的变化。 02 cO +
氧 碳 碳在氧气中燃烧放出热量 O2 C ＋ 化学反应是旧键 的断裂和新键的 形成，总是伴随 能量的变化。 力 和 运 动
热的传递 暴 物体各部分之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观 粒子的热运动而产生的热量传递。 h 慕 由于流体的宏观运动，从而流体各 部分之间发生相对位移、冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 物体通过电磁波来传递能量的方式 热辐射 称为辐射。物体会因各种原因发出 辐射能，其中因热的原因而发出辐 射能的现象称为热辐射
热的传递 导热对流热辐射 物体各部分之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观 粒子的热运动而产生的热量传递。 由于流体的宏观运动，从而流体各 部分之间发生相对位移、冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 物体通过电磁波来传递能量的方式 称为辐射。物体会因各种原因发出 辐射能，其中因热的原因而发出辐 射能的现象称为热辐射