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做功与改变内能的关系
1、在没有热传递的条件下,外界对系统做功,系统内能增加;系统对外界做功,系统内能减少。
2、在有热传递的条件下,外界对系统做功,同时吸热,系统内能增加;系统对外界做功,同时放热系统内能减少。
3、在有热传递的条件下,外界对系统做功,同时放热;系统对外界做功,同时吸热。系统内能可能减少、可能增加、可能不变。
做功的意思是什么?为什么做功可以改变物体的内能?
内能改变的两种方式是做功和热传递。
1、做功:当外部对系统施加力或位移导致系统发生形状改变或体积变化时,系统可以通过做功来改变内能。例如,当气体在容器内膨胀或压缩时,外界对气体做功或气体对外界做功,从而改变了系统的内能。做功是通过物体的运动来传递能量。
2、热传递:热传递是指系统与周围环境之间的能量传递,可以通过热量的吸收或释放来改变系统的内能。如果系统从周围环境吸收热量,系统的内能会增加。相反,如果系统向周围环境释放热量,系统的内能会减少。
内能的改变并不仅仅取决于外部对系统做功或热量的传递,还取决于系统的性质和状态变化。例如,通过化学反应或相变,系统中分子之间的结构和相互作用可能发生改变,进而改变系统的内能。
内能改变的条件
1、温度变化:当物体的温度发生变化时,其内部粒子的运动状态也会发生改变,从而影响到物体的内能。例如,当你把手插入冷水和热水中,冷水中的手会感到冷,而热水中的手会感到热,这就是因为温度的变化导致了内能的改变。
2、压力变化:当物体所受的压力发生变化时,其分子间的间距也会发生改变,从而影响到物体的内能。例如,当你把气球充气或放气时,气球的体积会发生变化,这就会导致气球内部的压强和温度发生变化,进而影响到气球的内能。
3、化学反应:当物质发生化学反应时,原子之间的键会断裂并重新组合形成新的化学键,这个过程会释放出大量的能量,从而导致物体的内能增加。例如,当铁与氧气发生氧化反应生成铁锈时,铁的内能会增加。
4、物理状态变化:当物质的状态发生变化时,其内部粒子的排列方式也会发生改变,从而影响到物体的内能。例如,水在固态(冰)和液态(水)之间的转换过程中,其内部粒子的排列方式发生了改变,从而导致水的内能发生了变化。
5、辐射和吸收:当物体吸收外部的能量时(如阳光、热辐射等),其内部粒子的运动状态会发生改变,从而影响到物体的内能。例如,植物通过光合作用吸收阳光并将其转化为化学能,从而增加了植物内部的内能。同样,物体也可以通过辐射将能量传递给外界,从而减少自身的内能。
改变内能的方式有哪些
做功的意思就是对物体产生作用并达到一定的效果。
微观上,内能与分子的运动以及相互作用有关。宏观上,内能物体的体积、温度等因素有关。
如果做功改变了物体的体积、温度,自然就会改变物体的内能。
做功的实质,就是对分子产生作用,影响其运动状态和相互作用力。
改变物体内能的两种方法:做功和热传递。例1:一根锯条温度升高,内能增大。有两种方法:用锯条锯木(克服摩擦做功),机械能转化为内能;将锯条放到火上加热(热传递)。内能从高温物体转移到低温物体。例2:将盛水试管加热至沸腾,管内水蒸气推动塞子做功,水蒸气的内能减小,水蒸气的内能转化为塞子的机械能。使用打气筒给车胎打气,压缩筒内气体做功,气体的内能增大,温度升高。机械能转化为内能。
内能(internal energy) 从微观的角度来看,是分子无规运动能量总和的统计平均值。在没有外场的情形下分子无规运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。原则上讲,物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和,但在一般热力学状态的变化过程中,物质的分子结构、原子结构和核结构不发生变化,所以可不考虑这些能量的改变。但当在热力学研究中涉及化学反应时,需要把化学能包括到内能中。
内能常用符号U表示,内能具有能量的量纲,国际单位是焦耳(J)[注:由于分子在不停的做不规则的运动所以内能不能为0焦耳(J)(这个运动叫做分子热运动)]根据热力学第一定律,内能是一个状态函数。同时,内能是一个广延物理量,即是说两个部分的总内能等于它们各自的内能之和。
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