由物体的微观组成和研究宏观物体的运动一样,我们先知道了质点,然后再知道了它的运动,最后我们根据能量再进行研究 。而组成物体的分子的研究思路也如此 。前面已经说过了,分子无时无刻不在做着无规则的运动,那么,既然运动,它就具有一定的能量,这个能量是什么呢?我们今天就来谈一谈高中阶段所涉及到的物体的内能 。
先明确三个定义 。
![物体的内能增加温度一定升高吗 物体的内能](http://img.zhejianglong.com/230317/2212431132-0.jpg)
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一是分子动能:做热运动的分子具有动能,而单个分子的动能是无研究意义的,重要的是分子热运动的平均动能 。注意两点,一是温度是决定物体分子热运动的平均动能的标志 。二是因为分子在永不停歇的做无规则的运动,所以说分子的平均动能不可能等于零 。如果分子的平均动能等于零,那么这个世界按照目前的理论已经消失了 。
二是分子势能:分子间具有由它们的相对位置决定的势能,叫做分子势能 。分子势能随着物体的体积变化而变化 。分子间的作用表现为引力时,分子势能随着分子间的距离增大而增大,因为引力做负功 。分子间的作用表现为斥力时,分子势能随着分子间距离增大而减小,因为斥力做正功 。在这里大家要注意两点,一是通过分子势能的定义或者分析,我们可以知道,在引力和斥力的平衡点分子势能最小 。二是体积变大,分子势能到底是增加还是减小,还是要看他原始的状态,处于什么么情况 。
三是物体的内能:物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 。任何物体都有内能,物体的内能跟物体的温度和体积有关 。
特别注意的是,物体的内能和机械能有着本质的区别 。物体具有内能的同时可以具有机械能,也可以不具有机械能 。注意定义 。
改变内能的两种方式
(1)做功:其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化 。(如钻木取火)当外力对物体做正功时,物体内能增大,反之亦反 。
(2)热传递:其本质是物体间内能的转移 。(如放置冰块使物体降温)热传递的三种形式:热传导,热对流(一般见于气体和液体)以及热辐射 。热传递的条件是物体间必须有温度差 。
(3)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,但有本质的区别 。
最后我们来看看内能与哪些因素有关系?
![物体的内能增加温度一定升高吗 物体的内能](http://img.zhejianglong.com/230317/221243E58-1.jpg)
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内能与温度、体积、质量、状态有关,质量好理解,因为对于同一种物质来说,分子数目多,肯定相对来说内能要多一些 。温度说过了,他可以决定物体的分子平均动能 。体积反映了物体中分子与分子的距离,所以对分子的势能变化是有影响的,但具体是增大还是减小,要看具体情况,前面已经说过了 。这里特别要注意一点,对于气体,由于分子间距较大,分子间的作用力很微弱甚至可以忽略,因此一般我们认为气体分子间没有相互作用,进而认为气体的分子势能与气体的体积无关 。
最后一个因素就是状态 。同一物体在不同相态下分子间的作用力是不一样的 。比如:理想气体,由于气体分子间的距离相对太大,分子间的作用很小,以至可以忽略;则气体分子间,我们可以认为没有分子势能 。但是,当它在液态或固态时,分子间的作用力不能忽略,应该考虑分子势能 。
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