內(nèi)能、能量守恒定律

1、內(nèi)能、能量守恒定律編 稿：陳素玉 審 稿：李建寧 責(zé) 編：郭金娟學(xué)習(xí)內(nèi)容：內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、能量守恒定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握內(nèi)能的概念及物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系。能夠區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。掌握熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用。分子的動(dòng)能定義：分子由于做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所具有的能。分子動(dòng)能是由于分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而引起的，與物體的動(dòng)能是完全不同的兩回事。例：靜止在地面上的足球，若以地面做參照物， 它沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因而動(dòng)能為零。但是組成足球的大量分子仍然具有分子動(dòng)能，因?yàn)樗鼈兌荚谧鲇啦煌Ｏ⒌臒o規(guī)則運(yùn)動(dòng)。物體的動(dòng)能屬于機(jī)械能，它只與物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)，而分子的動(dòng)能僅僅取決于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，

2、與物體運(yùn)動(dòng)與否無關(guān)。分子的平均動(dòng)能因?yàn)榉肿拥倪\(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，所以每個(gè)分子的速度大小及方向都不同，因而每個(gè)分子的動(dòng)能不會(huì)相同。同時(shí)由于分子之間的碰撞，物 體內(nèi)部各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)刻變化的，要想求出每個(gè)分子的動(dòng)能是不可能的，也沒有必要。但我們關(guān)心的不是每個(gè)分子的動(dòng)能，而是 所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值，叫平均動(dòng)能一即人們研究的是大量分子所表現(xiàn)出來的集體行為，而不是個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)情況，為此才建立 起統(tǒng)計(jì)方法。即：121219mv, + +一nWmn各分子動(dòng)能的平均值稱為分子的平均動(dòng)能。溫度溫度表示大量分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，表現(xiàn)出來就是分子的平均動(dòng)能增加。溫度是

3、大量分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。注：溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集中表現(xiàn)，只含有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)于個(gè)別分子來說，溫度是沒有意義的。分子勢(shì)能特點(diǎn)(與重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能類比)分子勢(shì)能與分子力做功密切相關(guān)，并且分子力做功也有與路徑無關(guān)的性質(zhì)。分子勢(shì)能是由分子間的相對(duì)位置決定的。分子力做正功，分子勢(shì)能減少；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大。分子勢(shì)能屬于相互作用的整個(gè)系統(tǒng)。例：兩個(gè)分子間的勢(shì)能屬于兩個(gè)分子所共有，n個(gè)分子間分子勢(shì)能則屬于n個(gè)分子所共有。分子間距無限大時(shí)，可視為 = 0,即可選擇r一8處為零勢(shì)能面(r一8時(shí)，分子力一。，談不上分子力做功)固、液 rr0，F(xiàn)為引力，隨著r的減小，F(xiàn)做正功，分子勢(shì)能減

4、少r注意：機(jī)械能的改變是指系統(tǒng)而言，子彈的動(dòng)能損失用于兩部分給沙袋動(dòng)能給系統(tǒng)增加內(nèi)能。例3.風(fēng)沿水平方向以速度v垂直吹向一直徑為d的風(fēng)車葉輪上，設(shè)空氣密度為p，假設(shè)風(fēng)的動(dòng)能有50%轉(zhuǎn)化為風(fēng)車的動(dòng)能，風(fēng)車帶 動(dòng)水車將水提高h(yuǎn)的高度，效率為80%，求單位時(shí)間內(nèi)最多可提升的水的質(zhì)量。解析：設(shè)單位時(shí)間內(nèi)有質(zhì)量為m的風(fēng)吹在風(fēng)車上，有：d2m=vn ( )2p 風(fēng)車在單位時(shí)間內(nèi)獲得動(dòng)能為E TOC o 1-5 h z 1k9 E= mv2X50%kn Ejmgh由可得單位時(shí)間內(nèi)提升的水的質(zhì)量為：鞏固練習(xí)： 下列說法中正確的是：()分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能物體內(nèi)部分子的勢(shì)能由物體的溫度和

5、體積決定物體的速度加大時(shí)，物體內(nèi)的分子動(dòng)能加大物體的速度減小時(shí)，物體的內(nèi)能有可能增加同溫度、同質(zhì)量的冰、水和水蒸氣，它們：()內(nèi)能不同，分子平均動(dòng)能相同 B.內(nèi)能相同，分子平均動(dòng)能相同C.內(nèi)能相同，分子平均動(dòng)能不同 D.內(nèi)能、分子平均動(dòng)能均不同甲、乙兩物體相互接觸時(shí)，如有熱量從甲物體傳遞給乙物體，上()A.甲的熱量比乙的熱量多C.甲的比熱比乙的比熱大甲的分子平均動(dòng)能比乙的分子平均動(dòng)能大D.甲的內(nèi)能比乙的內(nèi)能大下列說法正確的是：（）溫度高的物體內(nèi)能大，溫度低的內(nèi)能少物體放熱且沒有外界對(duì)它做功，其內(nèi)能一定降低物體吸熱，內(nèi)能可能減少溫度、體積相同的物體，內(nèi)能一定相等 兩塊體積相同的物體從相同的高度，以不同的速度勻速落下，下落過程中產(chǎn)生的內(nèi)能有一半為物塊所吸收，則溫度變化大的是：（）A.密度大的B.比熱小的C.下落速度大的 D.與上述因素均有關(guān)一定質(zhì)量的空氣，從外界吸收了2000焦的熱量，同時(shí)在2個(gè)大氣壓的恒定壓強(qiáng)下，體積由10升增大到14升，空氣的內(nèi)能增加了：（）A. 880焦B. 1192焦 C. 2000焦 D. 2080焦質(zhì)量為M的鉛塊固定不動(dòng)，質(zhì)量為m的鉛彈以一定的速度擊中鉛塊并留在其中，它們的溫度升高了 12C。若把鉛塊置于光滑的水平 面