内能与什么有关(内能的大小与质量有关吗)

物体的微观构成和研究宏观物体的运动是一样的。我们先知道粒子,再知道它的运动,最后根据能量来研究。构成物体的分子的研究思路也是如此。如前所述,分子一直在随机运动。

物体的微观构成和研究宏观物体的运动是一样的。我们先知道粒子,再知道它的运动,最后根据能量来研究。构成物体的分子的研究思路也是如此。如前所述,分子一直在随机运动。所以,既然它们运动,它们就有一定的能量。这是什么能量?今天就来说说高中涉及到的物体的内能。

先明确三个定义。

一、分子的动能:热运动中的分子有动能,但单个分子的动能是没有意义的。重要的是分子热运动的平均动能。注意两点。第一,温度是决定物体分子热运动平均动能的标志。第二,分子的平均动能不可能等于零,因为分子是不断随机运动的。如果分子的平均动能等于零,那么按照现在的理论,世界已经消失了。

第二种是分子势能:分子具有由相对位置决定的势能,称为分子势能。分子势能随物体的体积而变化。当分子间的相互作用是引力时,分子势能随着分子间距离的增加而增加,因为引力做负功。当分子间的相互作用表现为斥力时,分子势能随着分子间距离的增大而减小,因为斥力做正功。这里要注意两点。第一,通过分子势能的定义或分析,我们可以知道,在引力和斥力的平衡点上,分子势能最小。第二,当体积变大时,分子势能是增大还是减小,取决于它的原始状态,处于什么情况。

三、物体的内能:物体中所有分子的动能和势能之和称为物体的内能。任何物体都有内能,内能与物体的温度和体积有关。

特别是物体的内能和机械能有本质的区别。当一个物体有内能时,它可能有也可能没有机械能。注意定义。

改变内能的两种方法

(1)做功:其本质是其他形式的能量与内能之间的相互转化。当外力对物体做正功时,物体的内能增加,反之亦然。

(2)热传递:其本质是物体之间内部能量的传递。热传递的三种形式(如放置冰块冷却一个物体):热传导、热对流(一般见于气体和液体)和热辐射。传热的条件是物体之间必须有温差。

(3)功和热传递在改变物体内能方面是等价的,但有本质的区别。

最后,我们来看看内能和哪些因素有关。

内能与温度、体积、质量、状态有关,质量很好理解,因为对于同一种物质,分子数量多,所以一定有更多的内能。我说过,温度可以决定一个物体分子的平均动能。体积反映了物体中分子之间的距离,所以对分子势能的变化有影响。不过是增加还是减少,要看具体情况,前面也提到了。这里需要注意的是,对于气体来说,由于分子间的距离很大,分子间作用力很弱,甚至可以忽略不计,所以我们一般认为气体分子之间没有相互作用,进而认为气体的分子势能与气体的体积无关。

最后一个因素是国家。同一物体的分子之间的作用力在不同阶段是不同的。比如:理想气体,由于气体分子间的距离比较大,分子间的相互作用很小,可以忽略不计;那么我们可以认为气体分子之间没有分子势能。但在液态或固态时,不能忽略分子间力,要考虑分子势能。

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