內(nèi)能

 

　　(1)內(nèi)能

 

　　內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。

 

　　任何物體在任何情況下都有內(nèi)能：既然物體內(nèi)部分子永不停息地運(yùn)動(dòng)著和分子之間存在著相互作用，那么內(nèi)能是無(wú)條件的存在著。無(wú)論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊。

 

　　內(nèi)能的單位為焦耳(J)。 內(nèi)能具有不可測(cè)量性。

 

　　影響物體內(nèi)能大小的因素：

 

　　① 溫度：在物體的質(zhì)量，材料、狀態(tài)相同時(shí)，溫度越高物體內(nèi)能越大;

 

　　② 質(zhì)量：在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大;

 

　　③ 材料：在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時(shí)，物體的材料不同，物體的內(nèi)能可能不同;

 

　　④ 存在狀態(tài)：在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時(shí)，物體存在的狀態(tài)不同時(shí)，物體的內(nèi)能也可能不同。

 

　　內(nèi)能與機(jī)械能不同：

 

　　機(jī)械能是宏觀的，是物體作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)所具有的能量，它的大小與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

 

　　內(nèi)能是微觀的，是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能的總和。

 

　　內(nèi)能大小與分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)快慢及分子作用有關(guān)。這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是分子在物體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，而不是物體的整體運(yùn)動(dòng)。

 

　　熱運(yùn)動(dòng)：

 

　　物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。

 

　　溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度越大。

 

　　(2)內(nèi)能的改變

 

　　內(nèi)能改變的外部表現(xiàn)：

 

　　物體溫度升高(降低)──物體內(nèi)能增大(減小)。

 

　　物體存在狀態(tài)改變(熔化、汽化、升華)──內(nèi)能改變。

 

　　反過(guò)來(lái)，不能說(shuō)內(nèi)能改變必然導(dǎo)致溫度變化。(因?yàn)閮?nèi)能的變化有多種因素決定)

 

　　改變內(nèi)能的方法：做功和熱傳遞。

 

　　A、 做功改變物體的內(nèi)能：

 

　　① 做功可以改變內(nèi)能：對(duì)物體做功物體內(nèi)能會(huì)增加。物體對(duì)外做功物體內(nèi)能會(huì)減少。

 

　　② 做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是：內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化。

 

　　③ 如果僅通過(guò)做功改變內(nèi)能，可以用做功多少度量?jī)?nèi)能的改變大小。(W=△E)

 

　　④ 解釋事例：

 

　　圖15.2-5甲看到棉花燃燒起來(lái)了，這是因?yàn)榛钊麎嚎s空氣做功，使空氣內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到棉花燃點(diǎn)使棉花燃燒。

 

　　鉆木取火：使木頭相互摩擦，人對(duì)木頭做功，使它的內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到木頭的燃點(diǎn)而燃燒

 

　　圖15.2-5乙看到當(dāng)塞子跳起來(lái)時(shí)，容器中出現(xiàn)白霧，這是因?yàn)槠績(jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞對(duì)瓶塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化凝成小水滴。

 

　　B、 熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

 

　　① 熱傳遞：是熱量從高溫物體向低溫物體或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞的現(xiàn)象。

 

　　熱傳遞傳遞的是內(nèi)能(熱量)，不是溫度，溫度變化只是熱傳遞的一個(gè)表現(xiàn)。

 

　　② 熱傳遞的條件是：有溫度差，開(kāi)始條件：兩個(gè)物體溫度不同 結(jié)束條件：兩個(gè)物體溫度相同

 

　　傳遞方式是：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。

 

　　熱傳遞傳遞的是內(nèi)能(熱量)，而不是溫度。

 

　　③ 熱傳遞的實(shí)質(zhì)是：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。

 

　　高溫度的物體內(nèi)能減少，放熱溫度降低;低溫度的物體內(nèi)能增大，吸熱溫度升高

 

　　④ 熱傳遞過(guò)程中，傳遞的能量的多少叫熱量，熱量的單位是焦耳。

 

　　C、 做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別：由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同，所以說(shuō)做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同，前者能的形式發(fā)生了變化，后者能的形式不變。

 

　　D、 溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別：

 

　　△ 溫度：表示物體的冷熱程度。

 

　　溫度升高——→內(nèi)能增加

 

　　不一定吸熱。如：鉆木取火，摩擦生熱。 △ 熱量：是一個(gè)過(guò)程。

 

　　吸收熱量 不一定升溫。如：晶體熔化，水沸騰。

 

　　內(nèi)能不一定增加。如：吸收的熱量全都對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變。 △ 內(nèi)能：是一個(gè)狀態(tài)量

 

　　內(nèi)能增加 不一定升溫。如：晶體熔化，水沸騰。

 

　　不一定吸熱。如：鉆木取火，摩擦生熱 熱量、內(nèi)能、溫度

 

　　【聯(lián)系】：在熱傳遞過(guò)程中，物體吸收(或放出)熱量，物體的內(nèi)能會(huì)增加(或減小)，同時(shí)物體的溫度一般會(huì)升高(或降低)，也就是三個(gè)量中某一量在變化時(shí)，可能會(huì)伴隨著其它兩個(gè)量的變化。

 

　　【區(qū)別】：溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它反映了物體內(nèi)部大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子具有的動(dòng)能就越大，溫度只能說(shuō)“是”或“升高”、“降低”多少度;熱量是在熱傳遞過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)物理量，實(shí)質(zhì)是熱傳遞過(guò)程中能量轉(zhuǎn)移的數(shù)量，熱量只能說(shuō)“吸收”、“放出”，不能說(shuō)“具有”多少熱量，也就是說(shuō)，熱量只有物體在溫度或狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才有意義;內(nèi)能是物體內(nèi)大量做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，一切物體都具有內(nèi)能。

 

　　☆指出下列各物理名詞中“熱”的含義：

 

　　熱傳遞中的“熱”是指：熱量; 熱現(xiàn)象中的“熱”是指：溫度;

 

　　熱膨脹中的“熱”是指：溫度; 摩擦生熱中的“熱”是指：內(nèi)能(熱能)。