壹,內能的定義
內能是壹種與熱運動有關的能量。在物理學中,我們把物體內所有分子作無規則運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能(internal
energy)。內能的單位是焦。壹切物體都具有內能。
熱力學系統的熱運動能量。廣義地說,內能是由系統內部狀況決定的能量。熱力學系統由大量分子、原子組成,儲存在系統內部的能量是全部微觀粒子各種能量的總和,即微觀粒子的動能、勢能、化學能、電離能、核能等等的總和
。由於在系統經歷的熱力學過程中,物質的分子、原子、原子核的結構壹般都不發生變化,即分子的內稟能量(原子間相互作用能、原子內的能量、核能)保持不變,可作為常量扣除。因此,系統的內能通常是指全部分子的動能以及分子間相互作用勢能之和,前者包括分子平動、轉動、振動的動能(以及分子內原子振動的勢能),後者是所有可能的分子對之間相互作用勢能的總和。內能是態函數。真實氣體的內能是溫度和體積的函數。理想氣體的分子間無相互作用,其內能只是溫度的函數。
通過作功、傳熱,系統與外界交換能量,內能改變,其間的關系由熱力學第壹定律給出。
理想氣體的內能計算方法如下:
e=inrt/2
i-單原子氣體取3,雙原子氣體取5,三原子氣體取6
n-物質的量
r-理想氣體常數
t-熱力學溫度
二,物體的內能
1,(1)
分子做無規則運動,因此分子具有動能。
物體內大量分子作無規則運動跟溫度有關,所以我們有把這種運動叫做熱運動。
(2)又與分子間存在相互作用力,所以分子具有勢能。
(3)內能是物體內部具有的能量,它包括物體內所有分子動能和勢能。
三,內能變化的兩個途徑
2,(1)做功可以改變物體的內能。(如鉆木取火)
(2)熱傳遞可以改變物體的內能。(如放置冰塊使物體降溫)
做功和熱傳遞在改變內能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如機械能等轉化為內能;熱傳遞使
物體間的內能發生轉移。
四,能的形式
3,(1)能以多種形式存在於自然界,每壹種形式的能對應於壹種運動形式。
各種形式的能是可以相互轉化的。
(2)能的守恒定律
能量既不能創生,也不能消失,它只是從壹種形式的能轉化為另壹種形式,或者從壹個物體轉移到另壹個物體,
在轉化或轉移的過程中,其總量保持不變。這就是能量守恒定律。