物体的内能

分子势能
        1.定义:由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能.分子势能的大小与物体的体积有关.
        2.分子势能与分子间距离的关系

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        分子势能随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为:
        (1)当r>r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大.
        (2)当r<r0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,分子斥力做负功,分子势能增大.
        (3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零.
        (4)分子势能曲线如图所示.

 

分子运动整体的统计规律
         1.在气体中,大量分子的频繁碰撞,使某个分子何时何地向何处运动是偶然的.但是对大量分子整体来说,在任意时刻,沿各个方向的机会是均等的,而且气体分子向各个方向运动的数目也是基本相等的.这就是大量分子运动整体表现出来的统计规律.

         2.气体中的大多数分子的速率都接近某个数值,与这个数值相差越多,分子数越少,表现出”中间多,两头少”的分布规律.当温度升高时,分子最多的速率区间移向速度大的地方,速率小的分子数减小,速率大的分子数增加,分子的平均动能增大,总体上仍然表现出”中间多,两头少”的分布规律,气体分子速率分布规律也是一种统计规律.

 

温度
        温度在宏观上表示物体的冷热程度;在微观上表示分子的平均动能.
        2.两种温标
        (1)比较摄氏温标和热力学温标:两种温标温度的零点不同,同一温度两种温标表示的数值不同,但它们表示的温度间隔是相同的,即每一度的大小相同,△t=△T.
        (2)关系:T=t+273.15K.
        注意:

        1.热力学温度的零值是低温极限,永远达不到,即热力学温度无负值.
        2.温度是大量分子热运动的集体行为,对个别分子来说温度没有意义.

 

一、物体的内能
        1.分子的平均动能:物体内所有分子动能的平均值叫分子的平均动能.温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子做热运动的平均动能越大.
        2.分子势能:由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能.分子势能的大小与物体的体积有关.
        3.物体的内能:物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能.物体的内能与物体的温度、体积、还与物体的质量、摩尔质量有关.

 
二、物体的内能和机械能的比较 

内能

机械能

定义

物体内所有分子热运动动能与分子势能之和

物体的动能、重力势能和弹性势能的统称

决定

由物体内部状态决定

跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关

量值

任何物体都有内能

可以为零

测量

无法测量

可以测量

本质

微观分子的运动和相互作用的结果

宏观物体的运动和相互作用的结果

        注意:

        1.物体的体积越大,分子势能不一定就越大,如0℃的水结成0℃的冰后体积变大,但分子势能却减小了.
        2.理想气体分子间相互作用力为零,故分子势能忽略不计,一定质量的理想气体内能只与温度有关.
        3.机械能和内能都是对宏观物体而言的,不存在某个分子的内能、机械能的说法.

 
三、内能和热量的比较 

内能

热量

区别

是状态量,状态确定系统的内能随之确定.一个物体在不同的状态下有不同的内能

 是过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量

联系

 在只有热传递改变物体内能的情况下,物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量.