標籤:分子學

物體內部所有的分子作無規則運動的動能和分子相互作用的勢能之和稱之為物體的內能。

1說明

1、一切物體都具有內能;
2、決定內能大小的因素:
a.物體的溫度:溫度越高,分子熱運動平均動能越大
b.物體的體積:分子勢能與體積有關,體積越小,勢能越大
c.物體內所含的分子數:物體的分子數越多,質量越大,內能越大;
3、內能與機械能的區別:
a.內能是由大量分子熱運動和分子間的相對位置所決定的能;機械能是物體做機械運動和物體形變所決定的能;
b.物體的機械能當物體不做運動或是相對高度為0時可以等於零(但絕對時不會等於0,因為總有比物體低的東西),但內能永遠不可能為零,只有無限接近。

2 分子動理論  內能(一)

學習目標要求:
1.知道分子動理論的基本內容。
2.理解什麼是擴散現象,並能舉出實例。
3.知道分子間同時存在著相互作用的引力和斥力。
4.知道物體的內能及內能與機械能的區別。
5.知道對物體做功 ,物體的內能會增大;物體對外做功時,自身內能會減小。
6.知道各種形式的能量單位都是焦耳。
7.知道熱傳遞過程中,物體吸收(或放出)熱量,溫度升高(或降低),內能改變。
8.理解熱量的概念及其單位。
知識要點精析:
1.分子動理論的基本內容
(1)大部分物質是由大量分子構成的(有一些物質是由原子或離子構成的)。分子的直徑極小,是以10-10m來量度的。一滴水內含有約 個水分子。分子之間有間隙,酒精和水混合后的總體積小於混合前酒精和水的體積之和就可以說明這一點。氣體分子間隙最大,液體次之,固體最小。
(2)分子在永不停息地作無規則運動。擴散現象是分子作無規則運動的例證。所謂擴散是指兩種不同的物質相互接觸時,彼此進入對方的現象。
(3)分子之間既有引力,又有斥力。固體能保持一定的形狀和體積且難以拉斷,說明分子之間存在引力,而固體和液體分子間保持一定的間隙且很難被壓縮,說明分子間又存在斥力。物質內分子間引力和斥力是同時存在的,引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小,斥力減小得更快。當分子間距為平衡距離時,引力等於斥力,此時分子處於平衡位置;當分子間距大於平衡距離時,引力起主要作用;當分子間距小於平衡距離時,斥力起主要作用。若分子間距大於平衡距離的10倍時,分子間作用力變得十分微弱,可以認為此時分子間作用力為零。
2.影響物體內能大小的因素
主要有物體的溫度、體積、狀態和質量。物體的溫度發生變化時,其內部分子的運動速度大小也發生變化,所以分子的動能發生變化,故物體的內能大小也發生變化;物體的狀態、體積發生變化時,分子間距以及分子間作用力的強弱也發生變化,故分子勢能也發生變化,從而使物體的內能大小發生變化;物體的溫度、狀態、體積一定時,對同種物質而言,它的質量越大,則內部的分子數目就越多,所以分子的動能和分子勢能的總和增大,即物體的內能也越大。
3.內能與機械能的區別
物體的內能大小與物體內部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關,是物體能量的微觀表現;物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關,是物體能量的宏觀表現。物體的內能在任何情況下都不會為零(因為分子不停地做無規則運動總有動能),而物體的機械能可以相對為零。所以內能和機械能是兩種不同形式的能量。
4.做功的過程:能量轉化的形式
在做功使物體內能發生改變的過程中,都是其它形式的能與內能之間的轉化。外界對物體做功,使物體內能增大,是其它形式的能轉化成內能;物體對外界做功,使物體內能減少,是內能轉化成了其它形式的能。例如用活塞壓縮空氣使空氣內能增加的過程中,就是活塞運動的機械能轉化為空氣的內能;摩擦生熱也是機械能轉化為內能;空氣推動活塞而做功使空氣內能減小的過程,就是空氣的內能轉化為活塞運動的機械能。
5.物體的內能與溫度的關係
物體的內能是由物體的溫度、狀態、體積和質量等因素共同決定的,當只有其中一個因素改變時,也會引起內能的改變,但物體的內能改變時,其溫度就不一定改變。例如晶體在熔化過程中,由於物體狀態的改變會引起分子間作用力強弱的改變,從而導致分子勢能的改變,此時溫度沒有改變,分子動能沒有改變,這樣內能的大小仍舊會發生改變。所以物體在只有溫度改變時,其內能一定會改變,但物體的內能改變時,其溫度卻不一定改變。
6.溫度、內能和熱量的區別和聯繫
溫度、內能和熱量是三個既有區別,又有聯繫的物理量。溫度是表示物體冷熱程度的物理量,從分子運動論的觀點來看,物體的溫度越高,分子無規則運動的速度就越大,因此可以說溫度是分子熱運動劇烈程度的一個標 志。內能是一種形式的能,它是物體內所有分子無規則運動所具有的動能和分子勢能的總和。它跟溫度是不同的兩個概念。但又有密切的聯繫,如果物體的溫度升高,它的內能就增大,溫度降低,內能就減小。在熱傳遞過程中,傳遞能的多少叫做熱量。在熱傳遞的過程中,熱量從高溫物體傳向低溫物體,高溫物體放出了多少焦耳的熱量,它的內能就減少多少焦耳;而低溫物體吸收了多少焦耳的熱量,它們內能就增加了多少焦耳。溫度和熱量是兩個實質不同的物理量,它們之間是有一定的聯繫的。在不發生物態變化時,物體吸收了熱量,它的內能增加,溫度升高;物體放出了熱量,它的內能減少,溫度降低。
7.改變物體內能的兩種方法
通過做功和熱傳遞這兩種方法都可以改變物體的內能,但它們有本質的區別。用做功的方法改變物體的內能,實質上是其它形式的能與內能之間的轉化。例如:用鋸條鋸木頭,是用做功的方法使鋸條的內能增加,溫度升高的。其中的能量轉化是:機械能轉化為內能。用熱傳遞的方法改變物體的內能,實質上是內能的轉移。例如:把燒紅的鐵塊放入冷水中,熱量從高溫的鐵塊傳遞到低溫的水中,高溫的鐵塊的內能轉移到低溫的水中。雖然做功是能的轉化,熱傳遞是能的轉移,但做功和熱傳遞在改變物體的內能上效果是相同的,所以說它們是等效的。
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