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兰州中考物理辅导:物体的内能及内能的改变

编辑:sx_chenzf

2014-01-15

【摘要】树立端正的学习态度和采取正确的学习方法,明确学习的目的,制定学习计划。端正学习态度,在学习学科中是极为重要的,精品学习网为大家带来兰州中考物理辅导:物体的内能及内能的改变,供您参考!

温度、内能、热量等是热学中几个非常重要而又容易混淆的基本概念,我们在学习中,不仅要从概念建立的角度理解它们的物理意义还要注意把握这些概念间的内在联系和本质区别。

1.温度

物体内部分子热运动的状态决定着物体温度的高低,温度是组成物体所有分子平均动能(严格讲应是平均平动动能)的标志,温度的微观实质乃是大量分子热运动的宏观表现,具有统计意义,对个别分子来谈温度是没有意义的。因此说“温度高的物体分子动能都大”,“高温物体分子的动能一定比低温物体的分子动能大”是错误的。值得注意的是,不能把温度理解为分子平均速率的标志,因为对同一物体来讲,温度升高(或降低),分子平均速率增大(或减小),但对不同物体来讲,如氢气和氧气,虽然温度相等时,分子的平均动能相等,由于分子质量不同,氧气分子平均速率比氢气分子的平均速率小。

2.内能

物体的内能是指组成物体所有分子动能与分子势能的总和。一般物体的内能取决于质量(分子数目)、温度(分子动能)和体积(分子势能)等诸多因素。物体的温度高,分子平均动能大,但分子势能也可能小,因而内能不一定大;同样,物体内能大,也可能是分子平均势能大,分子平均动能未必大,物体的温度也就不一定高。所以说“物体温度越高,内能越大;反之,物体内能越大,温度越高”是错误的。

正由于内能是一个与温度、体积和质量等多种因素有关的状态量,而且物体在某一状态下的内能是无法测定的。因此,一般情况下两个不同物体的内能大小是无法比较的。当然,同一物体的不同状态,或者同种物质在某些因素相同的情况下,其内能大小也可以做定性的比较。请思考下列问题:

①1kg20℃的铜与 1kg20℃的铁哪个内能多?

②1kg40℃的水与1kg80℃的水哪个内能多?

③1kg100℃的水与1kg100℃的水蒸汽哪个内能多?

④ 1kg20℃的水与 2kg20℃的水哪个内能多?

(答案:①无法比较;②80℃的水多;③水蒸汽多;④2kg的水多)

3.内能的变化

改变物体内能的方式有热传递和做功两种,内能的改变可以通过热量和功来量度。

热量是指热传递过程中内能的改变量(或者说内能的转移量)。值得注意的是,热传递的条件是物体间(或物体各部分间,下同)的温度差,而不是内能差;内能转移的方向是从高温物体转移到低温物体,而不是从内能多的物体转移到内能少的物体。另外,热量是热传递过程中出现的量。因此,离开过程谈热量(比如说内能大的物体含有的热量多,或者说物体增加或减少了多少热量等)严格的说都是不科学的。

在物体与外界没有做功的情况下,物体吸收(或放出)多少热量,内能就增加(或减少)多少,即△U=Q。例如某气体等容升温时吸收100J热量,则该气体内能将增加 100J。

做功也可以改变物体的内能(注意:这里所说的功是指能引起物体的体积或形状变化的功,否则不能改变物体的内能。如推动活塞压缩气体做功、气体内能变化;推动光滑平面上的物体推力所做的功则不能引起物体内能变化)。

在物体与外界无热传递过程的情况下,外界对物体(或物体对外界)做了多少功,物体的内能就增加(或减少)多少。即△U=W。

做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但也有本质的区别。热传递是通过微观运动(分子运动和分子碰撞)传递能量而实现内能转移,做功是通过宏观运动传递能量实现内能与其它形式能间的转化。

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