一、内能与内能变化
(1)物体的内能是指物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和。
☞理想气体分子势能为0,内能为分子动能,平均动能表现为温度。
(2)当物体温度变化时,分子平均动能变化。物体体积变化时,分子势能发生变化,即物体的内能是由它的状态决定的,且物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间过程及方式无关。
(3)内能与温度
①温度高的物体内能一定大吗?
不一定,内能的大小不仅与温度有关,还与分子数目、物质状态有关,例如一滴开水的内能远远小于一座冰山的内能。
温度高是平均动能大(注意是平均)
②内能增大温度一定升高吗?
错,例如,0℃的冰化成0℃的水,虽然温度没变,分子动能没变,但由于熔化是一个吸热过程,吸收的能量用于增加分子势能,故此,我们说,分子势能是增加的,内能是增加的,而温度不变。
③物体温度升高,内能一定增大吗?
物体温度升高内能不一定增加。物体在温度升高的同时对外做功,消耗掉了吸收热量获得的能,所以物体内能不一定增大。
☞理想气体,温度升高,内能一定增加。
物体温度升高与内能关系
内能大小与物体的质量、体积、温度及构成物体的物质种类都有关系。现阶段主要掌握与温度的关系。当其他条件不变时(即势能不变),一个物体温度升高,它的内能增大;温度降低,内能减小。切记温度不变时,它的内能一定不变是错误的。如晶体熔化、液体沸腾时,温度保持不变,但要吸热,内能增加。温度不变时,它的内能也可能减小。同样,物体放出热量时,温度也不一定降低。一定要在外界环境和物质性质都不变的情况下,才能温度不变,内能一定不变。
(4)热量与内能
内能是有系统状态决定的,系统的内能也随之之确定,要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种途径来完成。而热量是传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。就某一状态而言,只有内能,根本不存在什么热量和功,因此,不能说一个系统中含有多少热量或多少功。
(5)热量与温度
热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。
热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差,传递的是热量而不是温度。
(6)热量与功
热量和功都是系统内能变化的量度,都是过程量,一定量的热量与一定量的功相当,热量可以通过系统转化为功,功也可以通过系统转化为热量,但它们之间有着本质的区别
二、改变内能的两种方式
做功和热传递
1、做功可以改变物体的内能。(如钻木取火、打气筒发热)
2、热传递可以改变物体的内能(如放置冰块使物体降温)。
两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温温度低的物体要升温,即热量从高温物体传到了低温物体,这个过程就叫做热传递,实质是能量转移的过程。
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,只要存在温度差,热传递就会进行,与原来物体内能无关,能量可以由内能大的物体传到内能小的物体,也可以由内能小的物体传到内能小大的物体。
三、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能
等于外界对它所做的功与外界向它传递的热量的和。
2.表达式:△U=W Q
①气体(物体)膨胀,体积增大,气体(物体)是对外界做正功,外界对气体(物体)做负功,W
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