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物體的內能(物體的內能是什么)

  • 生活
  • 2023-04-21 11:27

由物體的微觀組成和研究宏觀物體的運動一樣,我們先知道了質點,然后再知道了它的運動,最后我們根據能量再進行研究。而組成物體的分子的研究思路也如此。前面已經說過了,分子無時無刻不在做著無規則的運動,那么,既然運動,它就具有一定的能量,這個能量是什么呢?我們今天就來談一談高中階段所涉及到的物體的內能。

先明確三個定義。

一是分子動能:做熱運動的分子具有動能,而單個分子的動能是無研究意義的,重要的是分子熱運動的平均動能。注意兩點,一是溫度是決定物體分子熱運動的平均動能的標志。二是因為分子在永不停歇的做無規則的運動,所以說分子的平均動能不可能等于零。如果分子的平均動能等于零,那么這個世界按照目前的理論已經消失了。

二是分子勢能:分子間具有由它們的相對位置決定的勢能,叫做分子勢能。分子勢能隨著物體的體積變化而變化。分子間的作用表現為引力時,分子勢能隨著分子間的距離增大而增大,因為引力做負功。分子間的作用表現為斥力時,分子勢能隨著分子間距離增大而減小,因為斥力做正功。在這里大家要注意兩點,一是通過分子勢能的定義或者分析,我們可以知道,在引力和斥力的平衡點分子勢能最小。二是體積變大,分子勢能到底是增加還是減小,還是要看他原始的狀態,處于什么么情況。

三是物體的內能:物體里所有的分子的動能和勢能的總和叫做物體的內能。任何物體都有內能,物體的內能跟物體的溫度和體積有關。

特別注意的是,物體的內能和機械能有著本質的區別。物體具有內能的同時可以具有機械能,也可以不具有機械能。注意定義。

改變內能的兩種方式

(1)做功:其本質是其他形式的能和內能之間的相互轉化。(如鉆木取火)當外力對物體做正功時,物體內能增大,反之亦反。

(2)熱傳遞:其本質是物體間內能的轉移。(如放置冰塊使物體降溫)熱傳遞的三種形式:熱傳導,熱對流(一般見于氣體和液體)以及熱輻射。熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差。

(3)做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的,但有本質的區別。

最后我們來看看內能與哪些因素有關系?

內能與溫度、體積、質量、狀態有關,質量好理解,因為對于同一種物質來說,分子數目多,肯定相對來說內能要多一些。溫度說過了,他可以決定物體的分子平均動能。體積反映了物體中分子與分子的距離,所以對分子的勢能變化是有影響的,但具體是增大還是減小,要看具體情況,前面已經說過了。這里特別要注意一點,對于氣體,由于分子間距較大,分子間的作用力很微弱甚至可以忽略,因此一般我們認為氣體分子間沒有相互作用,進而認為氣體的分子勢能與氣體的體積無關。

最后一個因素就是狀態。同一物體在不同相態下分子間的作用力是不一樣的。比如:理想氣體,由于氣體分子間的距離相對太大,分子間的作用很小,以至可以忽略;則氣體分子間,我們可以認為沒有分子勢能。但是,當它在液態或固態時,分子間的作用力不能忽略,應該考慮分子勢能。

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