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1、7.3 7.3 物体的内能物体的内能 热力学第一定律热力学第一定律物体的内能物体的内能改变内能的两种方式改变内能的两种方式能量转换与守恒定律能量转换与守恒定律热力学第一定律热力学第一定律 一、分子的内能一、分子的内能 1.分分子子动动能能构构成成物物体体的的分分子子都都是是做做永永不不停停息息地地无无规规则运动的，因而运动的分子所具有的动能叫做分子动能。则运动的，因而运动的分子所具有的动能叫做分子动能。2.分分子子平平均均动动能能物物体体内内所所有有分分子子动动能能的的平平均均值值叫叫做做分子的平均动能。分子的平均动能。3.温温度度是是物物体体分分子子热热运运动动平平均均动动能能的的标标志志
2、物物体体的的温温度度越越高高，分分子子热热运运动动越越激激烈烈，分分子子的的平平均均动动能能就就越越大大；反反之之，物物体体的的温温度度越越低低，分分子子的的热热运运动动越越缓缓慢慢,分分子子的的平平均均动动能能就就越越小小。因因此此,从从气气体体动动理理论论的的观观点点看看来来，温温度度是是物体分子热运动平均动能的标志。物体分子热运动平均动能的标志。在在分分子子力力作作用用范范围围内内，分分子子具具有有由由它它们的相对位置决定的势能，这种势能叫做们的相对位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。分子势能。对对于于确确定定的的气气体体，如如果果改改变变它它的的体体积积，分分子子间间的的距距离离就就
3、会会改改变变，分分子子势势能能也也会会随随之之改改变变。因因此此，分分子子势势能能的大小由物体的体积决定。的大小由物体的体积决定。4.分子势能分子势能 5.物物体体的的内内能能物物质质内内所所有有分分子子的的动动能能与与势势能能的的总总和，叫做物体的内能。和，叫做物体的内能。由由于于分分子子的的平平均均动动能能与与温温度度有有关关系系，分分子子势势能能与与物物体体的的体体积积有有关关系系，因因此此，物物体体的的内内能能与与物物体体的的温温度度和和体体积有关。积有关。注意注意：（1）物物体体的的内内能能和和物物体体的的机机械械能能是是两两种种不不同同形形式式的的能能量。量。（2）任任何何物物体体
4、都都具具有有内内能能，具具有有内内能能的的物物体体可可以以同同时时具有机械能或其他形式的能。具有机械能或其他形式的能。二、改变物体的内能的两种方式二、改变物体的内能的两种方式 物物体体的的内内能能是是可可以以改改变变的的，当当物物体体的的温温度度升升高高时时，分分子子的的动动能能增增加加，物物体体的的内内能能也也随随之之增增加加；当当物物体体的的温温度度降降低低时时，物物体体的的内内能能也也随随之之减减少少。当当物物体体的的体体积积改改变变时时，分分子势能发生了变化，物体的内能也随之改变。子势能发生了变化，物体的内能也随之改变。例例如如，用用砂砂轮轮磨磨刀刀具具时时，砂砂轮轮和和刀刀具具都都会
5、会变变热热，温温度度升升高高，内内能能增增加加；在在锯锯木木头头的的时时候候，克克服服摩摩擦擦力力做做了了功功，锯锯条条和和木木头头的的温温度度都都会会升高，内能增加。升高，内能增加。1.做功可以改变物体的内能做功可以改变物体的内能 用用力力压压缩缩气气体体做做功功也也可可以以改改变变气气体体的的内内能能。例例如如，把把一一小小块块浸浸过过乙乙醚醚的的棉棉花花放放在在装装有有活活塞塞的的密密封封玻玻璃璃气气缸缸的的底底部部，当当快快速速向向下下推推压压活活塞塞时时，被被压压缩缩的的气气体体的的内内能能会会迅迅速速增增加加，气气体体骤骤然然变变热热，当当温温度度达达到到乙乙醚醚的的燃燃点点时时，
6、浸浸有有乙乙醚醚的的棉棉花花便便燃燃烧烧起起来来，可可见见，外外力力压压缩缩气气体体对对气气体体做做功功，会使气体的内能增加。会使气体的内能增加。2.热传递可以改变物体的内能热传递可以改变物体的内能 （1）热热传传递递是是指指通通过过传传递递热热量量而而使使物物体体内内能能改改变变的的过过程。在热传递过程中内能改变的多少叫做程。在热传递过程中内能改变的多少叫做热量热量。（2）热传递有三种方式热传递有三种方式 传导、对流、热辐射。传导、对流、热辐射。传导传导 烧铁条的一端，另一端也会热起来，这种热传递烧铁条的一端，另一端也会热起来，这种热传递的方式叫做的方式叫做传导。传导。对流对流在加热壶中的水
7、时在加热壶中的水时,上下循环的水会传递热量上下循环的水会传递热量,这样进行的热传递叫做这样进行的热传递叫做对流。对流。热辐射热辐射通过辐射转移内能的方式。通过辐射转移内能的方式。热传递的规律热传递的规律是内能从温度高的物体转移到温度低的是内能从温度高的物体转移到温度低的物体；或者从物体中温度高的部分转移到温度低的部分，物体；或者从物体中温度高的部分转移到温度低的部分，直到它们的温度相等，即达到热平衡时才会停止。直到它们的温度相等，即达到热平衡时才会停止。当当外外界界对对物物体体做做功功时时,物物体体的的内内能能增增加加；反反之之，物物体体的的内内能能就就减减少少，当当外外界界向向物物体体传传递
8、递热热量量时时，物物体体的的内内能能增增加；反之，物体的内能就减少。加；反之，物体的内能就减少。3.改变物体内能的实质改变物体内能的实质 做做功功和和热热传传递递在在改改变变物物体体的的内内能能方方面面是是等等效效的的，但但是是它它们们之之间间还还是是有有本本质质的的区区别别。做做功功改改变变物物体体的的内内能能，是是其其他他形形式式的的能能和和内内能能之之间间的的转转化化。而而热热传传递递则则是是物物体体间间内内能能的转移。的转移。做做功功和和热热传传递递都都可可以以改改变变物物体体的的内内能能，如如果果物物体体从从外外界界吸吸收收热热量量Q，则则物物体体的的内内能能增增加加，所所增增加加的
9、的数数量量是是Q。如如果果物物体体对对外外做做功功W,则则物物体体的的内内能能要要减减少少，所所减减少少的的数数量量等等于于W，这这整整个个过过程程之之后后的的内内能能跟跟过过程程发发生生前前的的内内能能之之差差叫叫做物体内能的改变量，用做物体内能的改变量，用E 表示。表示。三、热力学第一定律三、热力学第一定律 符号规定：符号规定：物体的内能增加物体的内能增加，E 0，物体对外界做功，物体对外界做功，W 0，物体从外界吸热物体从外界吸热,Q 0，物体向外界放热物体向外界放热,Q 0。外界对物体做功外界对物体做功，W 0；内能减少内能减少，E 0；物物体体从从外外界界吸吸收收的的热热量量，一一部
10、部分分使使物物体体的的内内能能增增加加,一一部分用于物体对外界做功，这就是部分用于物体对外界做功，这就是热力学第一定律。热力学第一定律。公式公式 能能量量既既不不能能凭凭空空产产生生，也也不不能能凭凭空空消消失失，它它只只能能从从一一种种形形式式转转化化为为另另一一种种形形式式，或或者者从从一一个个物物体体传传递递给给另另一一个个物物体体，在在转转化化与与传传递递的的过过程程中中总总能能量量是是守守恒恒的的，这这就就是是能能量守恒定律量守恒定律。四、能量转换与守恒定律四、能量转换与守恒定律 太阳能集热器太阳能集热器 例例题题 一一定定量量的的气气体体从从外外界界吸吸收收热热量量 2.66105J，内内能能增增加加 4.25105 J，是是气气体体对对外外界界做做功功 ,还还是是外外界界对对气气体体做做功功?做了多少功做了多少功?解：解：由由 Q=E+W 得得 W 0 ，所以物体的所以物体的内能增加了内能增加了2104 J。=A