物体的内能、热力学第一定律

课件31张PPT。第十一章 分子热运动 能量守恒§11－4 物体的内能 热量 复习提问：3、在分子力的作用范围内，分子力的方向变化规律怎样？ 1、分子力的作用范围是多大？2、在分子力的作用范围内，分子力的大小变化规律怎样？一、分子的动能 温度 所有运动的物体都有动能，分子有质量、有速度，还能对悬浮在其中的颗粒产生撞击力，所以分子有动能是必然的。这种动能叫分子动能。 分子运动有什么特点？ 杂乱无章，在同一时刻，同一物体内的分子运动方向不相同，分子的运动速率也不相同，有的速率大，有的速率小，而绝大多数分子具有中等大小的速率。 所以研究每个分子的动能显得毫无必要。科学家们引进了平均动能的概念。 学习布朗运动和扩散现象时，我们知道布朗运动与扩散现象都与温度有关，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也越快。这说明温度升高后分子无规则运动加剧。也就是说，温度升高，分子热运动的平均动能增大。可见，温度是物体分子平均动能的标志。即温度高时，平均动能大，温度低时，平均动能小，（*定量的规律是正比关系=kT …）所以我们说温度是物体分子平均动能的标志 这里所说的标志，事实上暗示了这样的潜台词：对于某个给定的物体，分子的平均动能只与温度这个单一的参量相关。很显然，要改变物体分子的平均动能，只要改变宏观参量———温度———即可 二、分子势能 地面上的物体与地球之间有相互作用力，因此，物体具有重力势能；发生了形变的弹簧各部分存在着相互作用力，因此在它们的相对位置发生变化时，它们之间便有弹性势能；分子间也存在着相互作用力，所以分子也具有由它们的相对位置所决定的能，称为分子势能。 进一步的研究还表明，分子力做功也具有和路径无关的特点，因此我们就可以用势能的变化来量度分子力做功的情况。势能的变化与间距r相关，也就是与分子间的相对位置相关，而在宏观的世界里，分子间距的改变体现为物体体积的改变。所以说———物体体积的改变，将是分子势能改变的外部标志。 在力学世界里，动能和势能构成了机械能，在热学世界里，分子的动能和分子的势能构成了———物体的内能。 根据重力势能的定义方式，我们可以得知，当r＞r0时，分子势能随r的变化关系如何？当r＜r0时，分子势能随r的变化关系又如何？所以平衡位置是分子势能的什么值？三、物体的内能 物体内能：物体中分子动能和分子势能的总合 应该注意： 首先，既然平均动能由温度决定，势能由体积决定，我们可以想象，物体的内能肯定同时与宏观量温度和体积相关。 其次，定义中说起分子动能时，是指所有分子的总动能而不是分子的平均动能吗总动能等于平均动能乘以分子总数 内能除与温度、体积相关外还会和什么因素相关？ 分子总数→摩尔数→质量数归纳表述：决定物体内能的宏观参量是温 度、体积和摩尔数。 － E内=Ek+Ep=NEk+Ep （决定于T、V、分子数N） 四、改变内能的两种方式 1、 我们已经知道，体积改变可以改变分子势能，也就能改变物体的内能。而要改变一个物体的体积，是必须要做功的，所以，做功也是改变物体内能的方式之一 演示：压迫汽缸中的气体，可以引燃沾有乙醚的药棉 实验表明：外力对空气做功使空气的内能增加，温度升高。小结：外界对物体做功内能增加对物体做功，机械能转化为内能演示：气体对外做功，内能减少实验表明：空所膨胀对外做功，使空气的内能减少，温度降低。小结：物体对外界做功内能减少物体对外做功，内能转化为机械能 做功是能量转化的量度，所以，做功改变内能，事实上是内能和其它形式能的转化。 2、内能和温度相关，我们就会想到和温度相关的物理现象--热传递。热传递可以改变物体的温度，所以它是改变物体内能的方式之一。 在热传递中，高温物体向低温物体传热的直接结果是－－ ... ...