物体的内能与三个因素有关:1、物体的温度;2、物体的体积与形状;3、物体的质量大小(物体内所含分子数)。原则上,物体的内能应包括其所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和核能之和,但在一般热力学状态变化过程中;物质的分子结构、原子结构和核结构没有变化,因此这些能量的变化是不可考虑的。
物体的内能与哪些因素有关
1、质量:由于组成物质的分子处于永不停息的运动之中,因此分子具有动能;由于组成物质的分子之间存在相互作用的引力和斥力,因此分子之间存在着与引力和斥力相对应的势能。在物理学中,我们将物体内所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。
2、温度:扩散现象表明,组成物质的分子是运动的,分子具有动能;温度越高,扩散越快,表明分子运动越剧烈,分子平均动能越大。可见,温度越高,分子平均动能越大,物体内能越大。
3、体积:分子间存在着与分子引力和斥力相对应的势能。当分子间距减小,对应于分子引力的势能减小而对应于分子斥力的势能增大,这样总的分子势能就在分子引力和分子斥力的合力为零的位置存在一个最小值,无论分子间距增大还是减小,总的分子势能都将增大。可见,固体和液体的分子势能随体积的变化而改变。
对于气体,由于分子间距较大,分子间的作用力很微弱甚至可以忽略,因此一般我们认为气体分子间没有相互作用,进而认为气体的分子势能与气体的体积无关。
4、状态:同一物体在不同相态下分子间的作用力是不一样的。比如:理想气体,由于气体分子间的距离相对太大,分子间的作用很小,以至可以忽略;则气体分子间,我们可以认为没有分子势能。但是,当它在液态或固态时,分子间的作用力不能忽略,应该考虑分子势能。
物体的内能可以为零吗
通常认为内能是一个相对值,因为其中包含了若干势能项,势能的零势面可以任意选取,通常以无穷远处势能为零,但完全可以规定其它的面为零势面。这样理解下的内能当然就是一个相对值,完全可能通过零势面的选取使内能总和为零。
但事实上一个静止物体的能量(即内能)其大小是客观的,不应该取任意值,也就是说零势面的选取并非真的可以任意。任意选取只是为了解决问题的方便,在一般问题中,通常只涉及内能的变化量,而内能的绝对大小往往不必关心。实际上,无论零势面选在什么地方,只要这个标准不变,那么内能的变化量就不会改变。
物体的内能增加温度一定升高吗
物体内能增大,温度不一定升高。内能大小与物体的质量、体积、温度及构成物体的物质种类都有关系。如晶体熔化、液体沸腾时,温度保持不变,但要吸热,内能增加。
狭义内能:在一般的物理问题中(不涉及电子的激发电离,化学反应和核反应),内能中仅分子动能和势能两部分会发生改变,此时我们只关心这两部分,而将这两部分之和定义为内能。这是一种简化的定义,即狭义内能。在涉及电子的激发电离,化学反应和核反应时,为不引起误解狭义内能应严格称为热力学能(以前称为热能,热能这一概念在一些工程领域内仍广泛使用)。
广义内能:在不涉及核反应的物理过程或化学过程中,原子核内部的能量不会改变,此时可以将内能定义为热力学能与电子能之和。
最广义的内能就是物体或系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。即热力学能、电子能与原子核内部能量之和。
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