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什么是内能

发布时间: 2025-05-03 13:07
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内能:指物体内部所包含的总能量,它既包括分子无规则热运动的动能,分子之间的相互作用的势能,还包括分子原子内的能量,原子核内的能量等。在热学中,由于在热运动中后两项不发生变化。所以所说的内能一般指前两项。由于分子的动能与温度有关,分子间的相互作用的势能与分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、分子间的作用情况和分子的数目有关。

什么是内能

温度:表示物体的冷热程度的物理量。从分子动理论的观点来看,温度是分子平均动能的标志。温度越高,分子动能越大。

热量:指热传递过程中内能的改变量。它是一个过程量,是量度热传递中内能的变化量。

1 温度和内能的关系

温度从微观上反映物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度,它与物体分子动能有关,物体分子热运动越剧烈,它的温度就越高。对于同一个物体来说,温度升高,分子无规则运动加快,它的内能增加;反之,温度降低,内能减小。但是这里要注意两点:一是当物体的温度不变时,内能可能不变,但也可能减小或增大,例如0℃的水凝固成0℃的冰(或0℃的冰熔化成0℃的水),虽温度不变,但分子运动剧烈程度发生变化,故内能也发生变化。二是物体的内能不仅与它的温度有关,还与分子数目、物质的种类以及分子间的距离等有关,因此要注意温度高的物体内能不一定多。

2 热量与内能的关系

热量的实质是内能的转移过程。例如两个物体之间发生热传递,高温物体放出了50J的热量,表示它的内能减少了50J;同样低温物体吸收了50J的热量,则内能增加了50J,实际上就是50J的内能从高温物体传给了低温物体。

物体吸收热量,分子运动剧烈,内能增加,但内能的增加不仅可以通过吸热来实现,还可以通过对物体做功来实现。在不清楚内能变化的过程时,我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。

另外要注意的是热量是一个过程量,而内能是状态量,因此不能说物体含有热量。

内能是什么,简单点说

物质系统由其内部状态所决定的能量,包括分子、原子无规则运动产生的动能和分子间、原子间相对位置所决定的势能等。

内能从微观角度看,是分子无规运动能量之和的统计平均值。无外场条件下分子无规运动的能量包括分子的动能、分子间的相互作用势能和分子内运动的能量。在重力场中,一个物体的内部能不包括动能和它在整体运动时的势能。

从理论上讲,一个物体的内能应包括所有这些微粒的能量,如动能、势能、化学能、电离能和在原子核内的核能,但是,在热力学状态的改变过程中,物质的分子结构、原子结构、核结构并不发生变化,所以这些能量的改变是可以忽略的。

但是,在热力学研究中涉及到化学反应时,必须将化学能纳入内能。

内能的性质:

内能是物体、系统的一种固有属性,即一切物体或系统都具有内能,不依赖于外界是否存在、外界是否对系统有影响。内能是一种广延量(或容量性质),即其它因素不变时,内能的大小与物质的数量(物质的量或质量)成正比。

当系统发生某一变化,从原先的平衡态过渡到另一个新的平衡态时,内能的变化量仅取决于变化前后的系统状态。

而与这个变化是如何发生的(例如变化的快慢)以及变化经历了怎样曲折的过程(例如是经历一个等温过程、等压过程还是一个任意过程)完全无关。内能的这一性质和功、热量有着本质的区别。

初中物理内能的定义是什么?

内能就是物体内部分子所具有的能量,包括分子运动的动能、分子之间引力斥力作用而具有的分子势能两个部分。

它的对外表现就是物体温度和物体状态。同一个物体温度越高,说明内能越大;同样温度的同一物体,在气体状态时内能最大,液体状态时小一些,固体状态时内能最小。比如相同质量的0℃的冰、水、水蒸气,相比,水蒸气的内能最大,冰的内能最小。

任何物体无论温度高低,都具有内能。

内能是什么

内能是一种与热运动有关的能量。

在物理学中,我们把物体内所有分子作无规则运动(即热运动)的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。

一切物体都具有内能。一般来说,物体的内能代表了物体微观上的能量形式,比如说物体内部各个微观部分(原子、分子或离子等等)进行热运动的动能和势能的总和,符号为"J",国际单位是焦耳。

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)。

什么是理想气体的内能?

1、从微观上说,系统内能是构成系统的所有分子无规则运动动能、分子间相互作用势能、分子内部以及原子核内部各种形式能量的总和。后面两项在大多物理过程中不变,因此一般只需要考虑前两项,二者的总和就是通常所指的内能。但在涉及电子的激发、电离的物理过程中或发生化学反应时分子内部(不包括原子核内部)的能量将大幅变化,此时内能中必须考虑分子内部的能量。核内部能量仅在核物理过程中才会变化,因此绝大多数情形下,都不需要考虑这一部分的能量。内能的绝对量(主要是其中的核内部能量部分)还不完全清楚,但不影响解决一般问题,对于内能我们常常关心的是其变化量。

2、抛开物质内部的结构细节,从宏观上说,内能是与系统在绝热条件下做功量相联系的,描述系统本身能量的一种状态函数。内能的宏观定义式为:ΔU=Wa,其中ΔU为内能的变化量,Wa为绝热过程外界对系统的做功量。在宏观定义中,内能是一个相对量。

3、内能是系统的一种状态函数(简称态函数),即内能可以表达为系统的某些状态参量(例如压强、体积等)的某种特定的函数,函数的具体形式取决于具体的物质系统(具体地说,取决于物态方程)。当系统处于某一平衡态时,系统的一切状态参量将取得定值,内能作为这些状态参量的特定函数也将取得定值(尽管还不清楚它的绝对数值是多少)。

4、对于一定量物质构成的系统,通过做功、热传递与外界交换能量,引起系统状态变化,而导致内能改变,其间的关系由热力学第一定律给出。对于不存在宏观动能变化的系统,则有ΔU=W+Q,其中ΔU为内能的变化量,W为外界对系统的做功量,Q为系统(从外界)的吸热量,该式称为热力学第一定律的常用表达式。内能的概念建立在焦耳等人大量精密的热功当量实验的基础之上。能量和内能概念的建立标志着能量转化与守恒定律(即热力学第一定律)的真正确立。

理想气体的内能E=inRT/2。

i:单原子气体取3,双原子气体取5,三原子气体取6。

n:物质的量。

R:理想气体常数。

T:热力学温度。

理想气体的内能只与气体的温度有关。气体的内能是分子动能和分子势能的总合,而理想气体分子有质量、无体积,是质量,分子在运动过程中没有相互作用,即无分子势能。

内能和热能的区别

1、影响因素不同

热能的大小随温度的变化而单调变化;在一般情况下,内能与温度却没有确定的关系。

2、二者概念不同

内能既然泛指物体内的一切能量,那它的外延明显就宽于热能,从概念间的关系看,内能和热能亦是一种从属关系,其中内能是属概念,热能是种概念。

3、涵盖范围不同

内能包括分子热运动能量、分子间的相互作用势能,分子和原子内部运动的能量,以及电场能和磁场能等;热能的本质是物体内部所有分子无规则运动的动能之和。

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