由物體的微觀組成和研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)一樣,我們先知道了質(zhì)點(diǎn),然后再知道了它的運(yùn)動(dòng),最后我們根據(jù)能量再進(jìn)行研究。而組成物體的分子的研究思路也如此。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了,分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在做著無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),那么,既然運(yùn)動(dòng),它就具有一定的能量,這個(gè)能量是什么呢?我們今天就來(lái)談一談高中階段所涉及到的物體的內(nèi)能。
先明確三個(gè)定義。
一是分子動(dòng)能:做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能,而單個(gè)分子的動(dòng)能是無(wú)研究意義的,重要的是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。注意兩點(diǎn),一是溫度是決定物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。二是因?yàn)榉肿釉谟啦煌P淖鰺o(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),所以說(shuō)分子的平均動(dòng)能不可能等于零。如果分子的平均動(dòng)能等于零,那么這個(gè)世界按照目前的理論已經(jīng)消失了。
二是分子勢(shì)能:分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能,叫做分子勢(shì)能。分子勢(shì)能隨著物體的體積變化而變化。分子間的作用表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨著分子間的距離增大而增大,因?yàn)橐ψ鲐?fù)功。分子間的作用表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨著分子間距離增大而減小,因?yàn)槌饬ψ稣ΑT谶@里大家要注意兩點(diǎn),一是通過(guò)分子勢(shì)能的定義或者分析,我們可以知道,在引力和斥力的平衡點(diǎn)分子勢(shì)能最小。二是體積變大,分子勢(shì)能到底是增加還是減小,還是要看他原始的狀態(tài),處于什么么情況。
三是物體的內(nèi)能:物體里所有的分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。任何物體都有內(nèi)能,物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。
特別注意的是,物體的內(nèi)能和機(jī)械能有著本質(zhì)的區(qū)別。物體具有內(nèi)能的同時(shí)可以具有機(jī)械能,也可以不具有機(jī)械能。注意定義。
改變內(nèi)能的兩種方式
(1)做功:其本質(zhì)是其他形式的能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化。(如鉆木取火)當(dāng)外力對(duì)物體做正功時(shí),物體內(nèi)能增大,反之亦反。
(2)熱傳遞:其本質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。(如放置冰塊使物體降溫)熱傳遞的三種形式:熱傳導(dǎo),熱對(duì)流(一般見(jiàn)于氣體和液體)以及熱輻射。熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差。
(3)做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的,但有本質(zhì)的區(qū)別。
最后我們來(lái)看看內(nèi)能與哪些因素有關(guān)系?
內(nèi)能與溫度、體積、質(zhì)量、狀態(tài)有關(guān),質(zhì)量好理解,因?yàn)閷?duì)于同一種物質(zhì)來(lái)說(shuō),分子數(shù)目多,肯定相對(duì)來(lái)說(shuō)內(nèi)能要多一些。溫度說(shuō)過(guò)了,他可以決定物體的分子平均動(dòng)能。體積反映了物體中分子與分子的距離,所以對(duì)分子的勢(shì)能變化是有影響的,但具體是增大還是減小,要看具體情況,前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了。這里特別要注意一點(diǎn),對(duì)于氣體,由于分子間距較大,分子間的作用力很微弱甚至可以忽略,因此一般我們認(rèn)為氣體分子間沒(méi)有相互作用,進(jìn)而認(rèn)為氣體的分子勢(shì)能與氣體的體積無(wú)關(guān)。
最后一個(gè)因素就是狀態(tài)。同一物體在不同相態(tài)下分子間的作用力是不一樣的。比如:理想氣體,由于氣體分子間的距離相對(duì)太大,分子間的作用很小,以至可以忽略;則氣體分子間,我們可以認(rèn)為沒(méi)有分子勢(shì)能。但是,當(dāng)它在液態(tài)或固態(tài)時(shí),分子間的作用力不能忽略,應(yīng)該考慮分子勢(shì)能。
這部分內(nèi)容主要就是大家要理解記憶,沒(méi)有什么比較難以理解的東西,記住就可以拿到相應(yīng)的分?jǐn)?shù),這方面如果失分實(shí)屬可惜。
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