人教版 (新課標(biāo))選修35 內(nèi)能教案-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

擴(kuò)展資料物體的內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù) 　　早在19世紀(jì)，焦耳就通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)物體（如水）的狀態(tài)從確定的狀態(tài)1（設(shè)其溫度為）改變到確定的狀態(tài)2（設(shè)其溫度為）時(shí)，如不從外界吸熱，也不放熱，只通過(guò)做機(jī)械功或電功來(lái)改變物體的狀態(tài)時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得在不同的過(guò)程中的功的數(shù)值都相等，也就是說(shuō)，這個(gè)功和改變狀態(tài)的過(guò)程無(wú)關(guān)，只由狀態(tài)1和狀態(tài)2決定．我們把這種由物體內(nèi)部狀態(tài)決定的能量就叫做物體的內(nèi)能．物體的狀態(tài)一定時(shí)，它的內(nèi)能也一定．所以說(shuō)內(nèi)能是狀態(tài)的單值函數(shù)．例如一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能是溫度的函數(shù)，可寫(xiě)作，實(shí)驗(yàn)氣體的內(nèi)能則是溫度和體積的函數(shù) ．一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)參量p、V、T既經(jīng)確定之后，與這個(gè)狀態(tài)相應(yīng)的內(nèi)能只有一個(gè)數(shù)值．設(shè) 分別表示物體在狀態(tài)1和狀態(tài)2時(shí)的內(nèi)能，如果物體沒(méi)有跟外界發(fā)生熱交換，測(cè)出改變物體狀態(tài)時(shí)所消耗的功，就可以確定兩個(gè)狀態(tài)的內(nèi)能差了．　　在一般的情況下，物體的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，做功和熱傳遞往往是同時(shí)存在的，無(wú)論物體狀態(tài)變化經(jīng)歷怎樣的過(guò)程，只要兩個(gè)狀態(tài)確定了，內(nèi)能的變化也就確定了．實(shí)際上我們用到的只是內(nèi)能的變化．內(nèi)能的變化可以用做功和傳遞的熱量來(lái)量度．物體在某一狀態(tài)的內(nèi)能的絕對(duì)值是無(wú)法測(cè)定的．用彈簧小球模型研究分子勢(shì)能 ??? 分子勢(shì)能是分子間由于相對(duì)位置而具有的能，它的變化是由于分子力做功而產(chǎn)生的，因此，單獨(dú)說(shuō)某一個(gè)分子的分子勢(shì)能是毫無(wú)意義的．為了理解分子勢(shì)能的特點(diǎn)，我們可以借助于彈簧小球模型．兩個(gè)小球中間用彈簧相連接，小球分別代表兩個(gè)分子．當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，表示分子間距離，分子力的合力為零；當(dāng) 時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，若使距離增大，需克服引力做功，兩分子所組成的分子系統(tǒng)的分子勢(shì)能將增加；當(dāng) 時(shí)，分子力的合力為斥力，當(dāng)要減小兩分子間距離時(shí)，需要克服分子斥力做功，系統(tǒng)的分子勢(shì)能也將增加．可見(jiàn)，當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)的分子勢(shì)能最?。?熱量與熱能　　業(yè)已證明，欲使物體的內(nèi)能增加，可以通過(guò)兩種不同的方式來(lái)達(dá)到。一是直接對(duì)物體作宏觀機(jī)械功。如焦耳當(dāng)初用以測(cè)定熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)，就是用機(jī)械作功的方法攪動(dòng)水銀，使水銀的內(nèi)能增大，從而使水銀的溫度升高的；又如，把兩物體摩擦，兩物體的內(nèi)能都能增大，從而使它們的溫度升高，另一種方式是把物體與另一高溫物體直接熱接觸，通過(guò)一定時(shí)間，低溫物體的溫度也能升高直至與高溫物體溫度相同。后者的物理本質(zhì)是：當(dāng)?shù)蜏匚矬w與高溫物體接觸在一起后，兩物體的分子在邊界上互相碰撞，交換動(dòng)量和能量，交換的結(jié)果就使得兩個(gè)物體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度趨于一致，平均平動(dòng)能當(dāng)然亦相等，這時(shí)兩物體的溫度自然地趨于一致。從能量守恒的觀點(diǎn)看，此過(guò)程中必定是高溫物體中一部分能量通過(guò)分子間的無(wú)規(guī)則碰撞傳給了低溫物體。能量的這種傳遞方式在熱學(xué)中就稱作熱傳遞。這里所論的“能量”顯然是指物體的內(nèi)能，而內(nèi)能中又包含著熱能。故熱傳遞結(jié)果又必然是高溫物體的內(nèi)能減少，低溫物體的內(nèi)能增加。于是，熱學(xué)上把熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能的這種改變量稱作為熱量?？梢?jiàn)，熱量并不是物體的內(nèi)能，更不是物體的熱能，而是物體（系統(tǒng)）在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能改變量的量度。或者可以說(shuō)，熱量是在熱傳遞過(guò)程中傳遞的能量。離開(kāi)物體（系統(tǒng)）狀態(tài)的變化，即物體（系統(tǒng)）內(nèi)能的改變，去談?wù)撌裁礋崃渴呛翢o(wú)意義的。熱量與功一樣是個(gè)過(guò)程量，即熱量與具體過(guò)程有關(guān)系，它既不是狀態(tài)函數(shù)也不是狀態(tài)參量。 ??? 有人認(rèn)為物體本身就含有熱量，高溫物體含有的熱量多于低溫物體含有的熱量。所以，當(dāng)高溫物體與低溫物體熱接觸后，高溫物體的熱量就自動(dòng)地傳給低溫物體，直至兩者含有相同的熱量為止，這時(shí)兩者就達(dá)成了所謂的熱平衡。事實(shí)上，持有這種熱量觀的人已不知不覺(jué)地陷入了歷史上的“熱質(zhì)論”，而“熱質(zhì)論”早已被歷史判處“死刑”。 ??? 還有一點(diǎn)值得一提。有些物理參考書(shū)上把作為定義熱量的依據(jù)，實(shí)際上，依據(jù)此式定義熱量也有不妥之處。例如，物體（系統(tǒng)）在等溫變化過(guò)程中，物體（系統(tǒng)）與外界肯定存在熱交換，然而，上式就不能正確地反映出來(lái)。 ??? 概括以上的討論，我們可以得出下面的結(jié)論： ??? （1）熱能是內(nèi)能中的一部分，它表達(dá)、描述的是物體（系統(tǒng)）所處的某一熱力學(xué)狀態(tài)，是一個(gè)狀態(tài)量，而熱量反映的是一個(gè)熱傳遞過(guò)程，它是一個(gè)過(guò)程量。 ??? （2）熱能的大小隨溫度的變化而變化，而熱量只有在特定的熱傳遞過(guò)程中才可以把它看成是溫度變化的函數(shù)（例如）。 ??? （3）物體只要在絕對(duì)零度以上就存在分子熱運(yùn)動(dòng)，就有熱能和內(nèi)能，而熱量只是在不同物體（或物體的不同部位）之間傳遞著的能量。所以，沒(méi)有了過(guò)程，熱量也就沒(méi)有意義。 ??? （4）熱能的相關(guān)物只有一個(gè)，而熱量的相關(guān)物在一般情況下至少要涉及兩個(gè)。當(dāng)然，當(dāng)一個(gè)物體內(nèi)部各處溫度不均勻時(shí)也存在能量的傳遞過(guò)程，即有熱量可論，但這屬特殊情況。 ??? （5）熱能的相關(guān)時(shí)間是我們考察它的那個(gè)時(shí)刻，而熱量的相關(guān)時(shí)間是完成一個(gè)熱傳遞過(guò)程的那段時(shí)間。物體的內(nèi)能跟機(jī)械能的區(qū)別 ??? 1．能量的形式不同．物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能分別跟兩種不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運(yùn)動(dòng)及分子間的相對(duì)位置而使物體具有的能．而機(jī)械能是由于整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其與它物體間相對(duì)位置而使物體具有的能． ??? 2．決定能量的因素不同．內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，而與整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度路物體的相對(duì)位置無(wú)關(guān)．機(jī)械能只與物體的運(yùn)動(dòng)速度和跟其他物體的相對(duì)位置有關(guān)，與物體的溫度體積無(wú)關(guān)． ??? 3．一個(gè)具有機(jī)械能的物體，同時(shí)也具有內(nèi)能；一個(gè)具有內(nèi)能的物體不一定具有機(jī)械能．內(nèi)能與熱量的區(qū)別 ??? 內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能，而熱量是一個(gè)過(guò)程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過(guò)程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量．如果沒(méi)有熱傳遞，就無(wú)所謂熱量，但此時(shí)物體仍有確定的內(nèi)能．例如，我們只能說(shuō)“某物體在某溫度時(shí)具有多少內(nèi)能”而不能說(shuō)“某物體在某溫度時(shí)具有多少熱量．” 高考學(xué)習(xí)網(wǎng)(www.gkxx.com) www.gkxx.com 來(lái)源：高考學(xué)習(xí)網(wǎng)

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