单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十二章 热力学定律,第一节 物体的内能,选修系列,蒸汽机,将蒸汽内部的能量转化为机械能,小电扇为什么能运转呢,？,使,它运转的能量来自哪里？,热水,冷水,小电扇,温差发电片,温差发电机将水内部的能量转化为电能,内能,内能宏观上是与状态有关的能量，微观上是分子热运动能量的总和。,任何一个热力学系统都必定存在一个,只依赖于系统自身状态的一种能量,一、物体的内能,内能：,状态参量：,几何,参量：,热学,参量：,化学,参量：,体积,V,热力学温度,T,物质的量,n,分子动理论：,物体是由大量分子组成,的,分子,在做永不停息的无规则,运动,分子,之间同时存在着引力和,斥力,一、物体的内能,物体由于,运动,而具有的能量,宏观物体的,动能,微观的,分子,动能,像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能，表示为,式中,m,为分子的质量，,v,为分子热运动的速率，,E,k,为分子的,动能,宏观的动能和微观的分子动能有何种区别？,一、物体的内能,单个分子的运动状态是随机的，但可以从,统计的角度,了解大量分子热运动的宏观表现。,f,(,v,),T,1,麦克斯韦气体分子速率分布曲线,T,2,v,分子动能,请点击超链接,在研究热现象,时,，关注,所有,分子动能的平均值,为,速率平方的平均值,，,为,分子平均,动能,温度越高分子热运动越剧烈，分子平均动能越大,。,因此,，从分子动理论的观点来看，温度是物体分子热运动平均动能,的,唯一,量度,。,一、物体的内能,做热运动的分子间存在相互作用力，这种作用力仅与分子间的距离有关,。,类比重力势能，,当,分子间的距离发生变化时，分子间相互作用力会引起由分子间相对位置所决定的某种能量的变化，物理学中把这种能量称为,分子势能。,分子间作用力,请点击超链接,m,h,v,上升过程中，重力,做负功，,重力势能,增加,下落过程中，重力,做正功，,重力势能,减少,分子力做正功时，分子势能减少,分子力,做负功时，,分子,势能增加,类比宏观的功能关系,总结微观的功能关系,一、物体的内能,当,r,r,0,时，分子间相互作用力表现为引力，这时增大,r,必须克服分子间引力做功，分子势能,E,p,随分子间距离,r,增大而增大。,反之，当,r,r,0,时，分子间相互作用力表现为斥力，这时减小,r,必须克服分子间斥力做功，因此,E,p,随,r,减小而增大。,综上所述，当,r,=,r,0,时，分子势能,E,p,最小。,（,取,r,为无穷大时,E,p,为,零,）,一、物体的内能,F,O,r,0,F,斥,F,引,10,r,0,E,P,O,r,0,10,r,0,物体的体积变化，意味着分子间距离发生变化，分子势能发生变化。因此，物体的,分子势能与物体的体积有关,。,一、物体的内能,分子热运动中，分子势能部分会使分子趋于团聚，而分子动能会使分子趋于飞散。,固体,液体,气体,一、物体的内能,综上所述，物体是由大量分子组成的，物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的,内能。,内能常用字母,U,来表示,。,内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无,意义,内能,U,所有,分子动能,所有,分子势能,分子平均动能,分子个数,分子间距,分子个数,微观角度,温度,物质的量,体积（状态）,物质的量,宏观,角度,一、物体的内能,内能,U,所有,分子动能,所有,分子势能,分子平均动能,分子个数,分子间距,分子个数,温度,物质的量,体积（状态）,物质的量,特别地：理想气体不考虑分子间的作用力，因此忽略分子势能。,结论：一定质量的理想气体的内能仅仅取决于温度（分子平均动能）,二、物体内能的变化,冰会融化变成水至沸腾，物质形态和体积发生改变，这就涉及到,分子势能,；随着水温的上升，水分子的热运动将会加剧，导致水的,分子动能,增加。,如何使物体的内能发生改变？,热,传递,可以改变物体的内能,热对流,热传导,热辐射,压缩气体做功，气体内能增加,外界对系统做正功，系统内能,增加,摩擦做功,二、物体内能的变化,改变内能的两种方式,做功,热传递,对内,对外,吸热,放热,内能增加,内能增加,内能减少,内能减少,（外界对物体做功）,（物体对外界做功）,（物体从外界吸热）,（物体对外界放热）,二、物体内能的变化,课堂小结,内能,物体,是由大量分子组成的，物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的,内能,一定质量的物体,分子动能与温度有关,；,分子势能与体积有关,内能的变化,做功,过程中，其他形式的能（如机械能）转化为内能,；,热,传递过程中，物体间或,物体各,部分间的内能相互转移。,作业,10,课堂作业,