【高中物理】物體的內(nèi)能+課件+高二下學(xué)期物理滬科版（2020）選擇性必修第三冊

第十二章熱力學(xué)定律第一節(jié)物體的內(nèi)能選修系列蒸汽機將蒸汽內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為機械能小電扇為什么能運轉(zhuǎn)呢？使它運轉(zhuǎn)的能量來自哪里？熱水冷水小電扇溫差發(fā)電片溫差發(fā)電機將水內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為電能內(nèi)能內(nèi)能宏觀上是與狀態(tài)有關(guān)的能量，微觀上是分子熱運動能量的總和。

任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量一、物體的內(nèi)能內(nèi)能：狀態(tài)參量：幾何參量：熱學(xué)參量：化學(xué)參量：體積V熱力學(xué)溫度T物質(zhì)的量n分子動理論：物體是由大量分子組成的分子在做永不停息的無規(guī)則運動分子之間同時存在著引力和斥力一、物體的內(nèi)能物體由于運動而具有的能量

宏觀物體的動能

微觀的分子動能

像一切運動著的物體一樣，做熱運動的分子也具有動能，這就是分子動能，表示為式中m

為分子的質(zhì)量，v

為分子熱運動的速率，Ek

為分子的動能宏觀的動能和微觀的分子動能有何種區(qū)別？一、物體的內(nèi)能單個分子的運動狀態(tài)是隨機的，但可以從統(tǒng)計的角度了解大量分子熱運動的宏觀表現(xiàn)。f(v)T1麥克斯韋氣體分子速率分布曲線T2v分子動能請點擊超鏈接在研究熱現(xiàn)象時，關(guān)注所有分子動能的平均值

為速率平方的平均值，

為分子平均動能溫度越高分子熱運動越劇烈，分子平均動能越大。因此，從分子動理論的觀點來看，溫度是物體分子熱運動平均動能的唯一量度。一、物體的內(nèi)能做熱運動的分子間存在相互作用力，這種作用力僅與分子間的距離有關(guān)。類比重力勢能，當(dāng)分子間的距離發(fā)生變化時，分子間相互作用力會引起由分子間相對位置所決定的某種能量的變化，物理學(xué)中把這種能量稱為分子勢能。分子間作用力請點擊超鏈接mhv上升過程中，重力做負(fù)功，重力勢能增加下落過程中，重力做正功，重力勢能減少分子力做正功時，分子勢能減少分子力做負(fù)功時，分子勢能增加類比宏觀的功能關(guān)系總結(jié)微觀的功能關(guān)系一、物體的內(nèi)能當(dāng)r>r0

時，分子間相互作用力表現(xiàn)為引力，這時增大r

必須克服分子間引力做功，分子勢能Ep

隨分子間距離r

增大而增大。反之，當(dāng)r<r0

時，分子間相互作用力表現(xiàn)為斥力，這時減小r

必須克服分子間斥力做功，因此Ep

隨r

減小而增大。綜上所述，當(dāng)r=r0

時，分子勢能Ep

最小。（取r

為無窮大時Ep

為零）一、物體的內(nèi)能FOr0F斥F引10r0EPOr010r0物體的體積變化，意味著分子間距離發(fā)生變化，分子勢能發(fā)生變化。因此，物體的分子勢能與物體的體積有關(guān)。一、物體的內(nèi)能分子熱運動中，分子勢能部分會使分子趨于團(tuán)聚，而分子動能會使分子趨于飛散。固體液體氣體一、物體的內(nèi)能綜上所述，物體是由大量分子組成的，物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能常用字母U來表示。內(nèi)能是對大量分子而言的，對單個分子來說無意義內(nèi)能U所有分子動能所有分子勢能分子平均動能分子個數(shù)分子間距分子個數(shù)微觀角度溫度物質(zhì)的量體積（狀態(tài)）物質(zhì)的量宏觀角度一、物體的內(nèi)能內(nèi)能U所有分子動能所有分子勢能分子平均動能分子個數(shù)分子間距分子個數(shù)溫度物質(zhì)的量體積（狀態(tài)）物質(zhì)的量特別地：理想氣體不考慮分子間的作用力，因此忽略分子勢能。結(jié)論：一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅僅取決于溫度（分子平均動能）二、物體內(nèi)能的變化冰會融化變成水至沸騰，物質(zhì)形態(tài)和體積發(fā)生改變，這就涉及到分子勢能；隨著水溫的上升，水分子的熱運動將會加劇，導(dǎo)致水的分子動能增加。如何使物體的內(nèi)能發(fā)生改變？熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能熱對流熱傳導(dǎo)熱輻射壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加摩擦做功二、物體內(nèi)能的變化改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對物體做功）（物體對外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對外界放熱）二、物體內(nèi)能的變化課堂小結(jié)內(nèi)能物體是由大量分子組成的，物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能一定質(zhì)量的