分子内能

分子动能和势能之和

分子作无规则运动的动能和分子相互作用的势能之和称之为物体的内能。

说明

1、一切物体都具有内能；

2、决定内能大小的因素：

a.物体的温度：温度越高，分子热运动平均动能越大

b.物体的体积：分子势能与体积有关，体积越小，势能可能越大也可能越小！

与分子间间距（分子力做正功还是负功）有关，设r为分子间距，r0为平衡位置：当r＞r0时，r减小，分子势能减小，当r=r0时，r减小到最小值，当r＜r0时，r减小，分子势能增大。总而言之，分子力做正功则分子势能减小，分子力做负功则增大。

注意：分子力包含引力和斥力

c.物体内所含的分子数：物体的分子数越多，质量越大，内能越大；

3、内能与机械能的区别：

a.内能是由大量分子热运动和分子间的相对位置所决定的能；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能；

b.物体的机械能当物体不做运动或是相对高度为0时可以等于零（但绝对时不会等于0，因为总有比物体低的东西），但内能永远不可能为零，只有无限接近。

分子动理论

学习目标要求：

1．知道分子动理论的基本内容。

2．理解什么是扩散现象，并能举出实例。

3．知道分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。

4．知道物体的内能及内能与机械能的区别。

5．知道对物体做功，物体的内能会增大；物体对外做功时，自身内能会减小。

6．知道各种形式的能量单位都是焦耳。

7．知道热传递过程中，物体吸收（或放出）热量，温度升高（或降低），内能改变。

8．理解热量的概念及其单位。

知识要点精析：

1．分子动理论的基本内容

（1）大部分物质是由大量分子构成的（有一些物质是由原子或离子构成的）。分子的直径极小，是以10-10m来量度的。一滴水内含有约个水分子。分子之间有间隙，酒精和水混合后的总体积小于混合前酒精和水的体积之和就可以说明这一点。气体分子间隙最大，液体次之，固体最小。

（2）分子在永不停息地作无规则运动。扩散现象是分子作无规则运动的例证。所谓扩散是指两种不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。

（3）分子之间既有引力，又有斥力。固体能保持一定的形状和体积且难以拉断，说明分子之间存在引力，而固体和液体分子间保持一定的间隙且很难被压缩，说明分子间又存在斥力。物质内分子间引力和斥力是同时存在的，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。当分子间距为平衡距离时，引力等于斥力，此时分子处于平衡位置；当分子间距大于平衡距离时，引力起主要作用；当分子间距小于平衡距离时，斥力起主要作用。若分子间距大于平衡距离的10倍时，分子间作用力变得十分微弱，可以认为此时分子间作用力为零。

2．影响物体内能大小的因素

主要有物体的温度、体积、状态和质量。物体的温度发生变化时，其内部分子的运动速度大小也发生变化，所以分子的动能发生变化，故物体的内能大小也发生变化；物体的状态、体积发生变化时，分子间距以及分子间作用力的强弱也发生变化，故分子势能也发生变化，从而使物体的内能大小发生变化；物体的温度、状态、体积一定时，对同种物质而言，它的质量越大，则内部的分子数目就越多，所以分子的动能和分子势能的总和增大，即物体的内能也越大。

3．内能与机械能的区别

物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关，是物体能量的微观表现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关，是物体能量的宏观表现。物体的内能在任何情况下都不会为零（因为分子不停地做无规则运动总有动能），而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。

4．做功的过程:能量转化的形式

在做功使物体内能发生改变的过程中，都是其它形式的能与内能之间的转化。外界对物体做功，使物体内能增大，是其它形式的能转化成内能；物体对外界做功，使物体内能减少，是内能转化成了其它形式的能。例如用活塞压缩空气使空气内能增加的过程中，就是活塞运动的机械能转化为空气的内能；摩擦生热也是机械能转化为内能；空气推动活塞而做功使空气内能减小的过程，就是空气的内能转化为活塞运动的机械能。

5．物体的内能与温度的关系

物体的内能是由物体的温度、状态、体积和质量等因素共同决定的，当只有其中一个因素改变时，也会引起内能的改变，但物体的内能改变时，其温度就不一定改变。例如晶体在熔化过程中，由于物体状态的改变会引起分子间作用力强弱的改变，从而导致分子势能的改变，此时温度没有改变，分子动能没有改变，这样内能的大小仍旧会发生改变。所以物体在只有温度改变时，其内能一定会改变，但物体的内能改变时，其温度却不一定改变。

6．温度、内能和热量的区别和联系

温度、内能和热量是三个既有区别，又有联系的物理量。温度是表示物体冷热程度的物理量，从分子运动论的观点来看，物体的温度越高，分子无规则运动的速度就越大，因此可以说温度是分子热运动剧烈程度的一个标志。内能是一种形式的能，它是物体内所有分子无规则运动所具有的动能和分子势能的总和。它跟温度是不同的两个概念。但又有密切的联系，如果物体的温度升高，它的内能就增大，温度降低，内能就减小。在热传递过程中，传递能的多少叫做热量。在热传递的过程中，热量从高温物体传向低温物体，高温物体放出了多少焦耳的热量，它的内能就减少多少焦耳；而低温物体吸收了多少焦耳的热量，它们内能就增加了多少焦耳。温度和热量是两个实质不同的物理量，它们之间是有一定的联系的。在不发生物态变化时，物体吸收了热量，它的内能增加，温度升高；物体放出了热量，它的内能减少，温度降低。

7．改变物体内能的两种方法

通过做功和热传递这两种方法都可以改变物体的内能，但它们有本质的区别。用做功的方法改变物体的内能，实质上是其它形式的能与内能之间的转化。例如：用锯条锯木头，是用做功的方法使锯条的内能增加，温度升高的。其中的能量转化是：机械能转化为内能。用热传递的方法改变物体的内能，实质上是内能的转移。例如：把烧红的铁块放入冷水中，热量从高温的铁块传递到低温的水中，高温的铁块的内能转移到低温的水中。虽然做功是能的转化，热传递是能的转移，但做功和热传递在改变物体的内能上效果是相同的，所以说它们是等效的。

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