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          內能|內能和熱量的區別|內能跟什么有關?

          王尚老師微信

          內能的概念

          內能(internal energy)是組成物體分子的無規則熱運動動能和分子間相互作用勢能的總和。

          內能是能量的一種,其單位為焦耳(J)。

          內能的概念及決定內能大小的因素

          內能和熱量的區別

          熱量,指的是由于兩物體的溫度不同,高溫物體向低溫物體所傳遞的能量。

          熱量是一種過程量,所以熱量只能說“某物體吸收了熱量”,或“某物體放出了熱量”。

          不可以說物體“含有”、“具有”熱量??梢赃@么感受下,熱量,有點做功的味道。

          而內能是一個狀態量,指的是組成物體分子的無規則熱運動動能和分子間相互作用勢能的總和。

          物體內能跟什么有關?

          物體內能取決于哪些因素?物體內能跟什么有關?

          下面王尚老師來做一個解釋: 從微觀角度來看,物體內能取決于這三個量: (1)物體的量的多少(化學摩爾量); (2)分子的平均動能; (3)分子的平均勢能;

          恒溫過程

          在物理內能的相關考題中,往往有一些文字不好理解,下面進行舉例和詳細的文字解析:

          題目文字中有:一定量。

          文字解釋:所含物質摩爾量一定(即所包含的分子數目一定)。

          題目文字中有:理想氣體。

          文字解釋:不計分子勢能,認為分子勢能為零。

          如果通過對題目文字的閱讀,發現研究對象滿足上面這兩種說法,那么研究對象的內能,就只取決于一個因素,那就是分子的平均動能。

          課本上又有這樣的結論:分子的平均動能與物體的溫度成正比例。

          因此,這種前提下,物體的內能從微觀看,僅僅與分子的平均動能有關系(正相關),宏觀上只于溫度有關系(正相關)。

          分子勢能的一個補充

          分子勢能一般不會考。

          試卷中有相關考題的話,也是在考察兩個分子之間的分子勢能與兩者距離關系的圖像。同學們可以看下面這個鏈接:

          分子勢能 http://www.ademyakup.com/zongjie/x33/468209.html

          內能與熱力學第一定律

          在本文前文中,我們基于分子動理論對內能概念進行了闡述。這些都是基于微觀領域的分析。

          下面我們從宏觀上進一步進行闡述。 對某研究對象而言,宏觀上內能的改變與哪些因素有關?

          答案是:做功與熱傳遞。

          這其實是初中物理學過的,不過高中我們有了定量的公式:△U=W+Q;

          其中,△U:物體內能的變化量;W:外界對該物體所做的功;Q:外界向該物體傳遞的熱量;

          這便是熱力學第一定律的內容:物體內能的變化量,等于外界對該物體所做的功與外界向該物體傳遞的熱量之和。

          從中可以看出:熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體,也可以借助做功的過程,與其他能量進行互相轉換,但是在轉換過程中,能量的總值保持不變。

          同學們對內能概念理解上的一些問題

          學生們對內能理解常見的問題與解答?

          學生內能學習問題1: 物體吸熱其內能是否一定增加?

          王尚老師:并不是這樣的。物體的內能是變大還是變小,取決于兩個外在因素,其一是吸收(或放出)熱量,另外一個是做功。

          還是說一個具體的案例:如果吸收了10J的熱量,向外界做了20J的功,物體的內能不會增加,反而會減小。

          學生內能學習問題2: 一定量的理想氣體,其溫度升高內能就一定增加,對嗎?

          王尚老師:這句話正確。如上文所述,物體內能取決于三大要素,(1)物體的量的多少(化學摩爾量);(2)分子的平均動能;(3)分子的平均勢能。

          一定量,說明物質的量不變,理想氣體忽略掉分子平均勢能,剩下的唯一的因素,就是分子的平均動能了。所以,一定量的理想氣體,其溫度升高內能就一定增加。

          學生內能學習問題3: 一定量的物體,其溫度不變則內能不變?

          王尚老師:這句話錯誤。如上文所述,物體內能取決于三大要素,(1)物體的量的多少(化學摩爾量);(2)分子的平均動能;(3)分子的平均勢能。

          溫度不變只能說明分子平均動能不變。舉個例子,100℃的液態水變成100℃的氣態水,溫度雖然沒變(分子的平均動能沒變),可內能顯然增加了。注:增加的是分子平均勢能。

          文章作者:王尚;筆者系高中物理網力學組主編,著有《物理自診斷》等書籍。

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