内能
从分子动理论看清内能本质,搞懂它与温度、热量、做功的区别与联系
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内能
从分子动理论看清内能本质,搞懂它与温度、热量、做功的区别与联系
分子动能
上页把内能拆成两半——分子动能和分子势能。今天只看第一半:分子动能。它不是某个分子的能量,而是系统里所有分子热运动动能的总和。
全班总分对应分子动能总和,平均分对应温度(只反映平均水平),总分还和人数挂钩
分子势能
上页把内能拆成「分子动能 + 分子势能」。动能来自热运动,那势能从哪来?答案藏在分子之间的相互作用力里——分子偏离平衡位置时,就像被拉伸的弹簧一样储存起能量。
偏离自然长度越多,储存的能量越多
内能
前两页我们分别认识了分子动能和分子势能——它们各自只描述了物体内部分子能量的一部分。把这两部分合在一起,就是物理学中一个非常重要的宏观量:内能。
分子动能是流动现金,分子势能是固定资产,内能是两者之和
热传递
前面我们认识了物体的内能——分子动能与势能的总和。但内能不是一成不变的,烧开的水变热、冰块融化变冷,都说明内能在物体间发生转移。这就是热传递。
都是从能量高处自发流向低处,无需外力推动。
热量
上节我们看到热传递会自发发生,但到底'传递了多少能量'?这就需要专门的物理量——热量。
账户余额像内能(状态量),转账金额像热量(过程量),账户里没有'转账存款'
做功改变内能
上一页讲完热传递——热量从高温物体流向低温物体,内能因此改变。但只有这一条路吗?搓一搓手,手心居然热了——没有任何东西向手传热,是做功「动」出来的。这就是今天的主题:做功改变内能。
活塞克服摩擦、压缩气体做的功,最终转化为气筒与气体的内能
温室效应
温室效应:背景、意义与延伸了解
本节要点
- ✓内能是状态量,由温度、体积、物质量共同决定
- ✓改变内能只有两条路:热传递与做功
- ✓热量是过程量,内能是状态量,两者别混为一谈
- ✓分子动能看温度,分子势能看分子间距
- ✓ΔU 等于外界与系统交换能量的代数和
课后思考
先合上书自己想一想,再点开参考答案。三个问题没有标准答案,重在理清思路。
参考答案内能 = 分子动能 + 分子势能。温度反映分子平均动能,体积和物态影响分子势能。所以内能由温度、体积等状态参量决定——状态相同,内能就相同,与过程无关。
参考答案摩擦力对手做功,把手和空气的机械能转化为内能,所以手的内能增加、温度升高。机械能不守恒,但总能量(机械能 + 内能)守恒。
参考答案活塞压缩气体,外界对气体做功,气体内能增加、温度升高,这是「做功」;气体再把热量传给筒壁,筒壁内能增加,这是「热传递」。两种方式都参与了。