内能能量守恒定律

内能能量守恒定律（一）主讲：熊涛一周强化一、一周知识强化1、理解内能的特点，理解温度和内能的关系。2、理解改变物体内能的两种方式。二、重难点知识讲解（一）内能、热和功1、内能：物体内所有分子热运动的动能和相互作用势能的总和。（1）分子动能：分子热运动所具有的动能。（单个分子动能无意义，整体统计）分子平均动能的标志：温度T，温度越高，分子平均动能越大。（2）分子势能：由分子间相互作用和分子间距离决定的能量。分子间距离变化时，分子势能变化。分子势能与宏观上物体体积有关。（3）物体内能：综合考虑：分子数N，温度T，体积V。理想气体内能：理想气体分子间无相互作用力，无分子势能，其内能仅是分子动能总和，与分子数N，温度T有关。对一定质量理想气体，内能仅由温度T决定。（4）内能与机械能的区别：物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和，宏观上取决于分子数N，温度，体积。物体机械能是物体整体运动具有动能和势能总和，取决于质量m，速度v，高度h，形变。2、改变内能的两种方法：做功和热传递

［热传谖：内能在物体间转移（高温T低温）H）两种方法区别：内能转移童即熟重［做功：其它形式能与内能相辽转化结果等效，都能改变内能。（2）内能与热量区别：内能状态量，热量是过程量，只有发生热传递，内能发生变化时，才有吸收或放出热量。3、内能变化状态变化过程通常是做功和热传递同时发生，系统内能的增加等于外界对系统做功与热传递系统从外界吸收热量的总和。公式：Aff=JF+gJ内能增加彼"［外界对系统做功故对J系统吸熟。对5旧i内能减少AS<0［系统对外界做功W<0［系统Rfc»2<04、能的转化和守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体（热传递），或从一种形式转化成另一种形式（做功）。5、气体、压强、温度的关系（D气态方程：一定质量理想气体孚=定值（2）热力学第一定律应用：［气体体积展大,fr<0［气体温度『升高>01气体体积咳小，商>0［气悻温度F降低堕<0由配=欧+@确定由配=欧+@确定R的正负fe>o,气体■吸熟［Q<0,气体■放麹绝热g=Ot绝热压缩6、在定义了温度后，根据温度来了解分子热运动的情况.温度是一个宏观量，可以直接测量，温度又是分子热运动平均动能的标志，因而可从物体温度的高低来分析物体分子运动的平均速率情况、分析物体的内能情况.（二）典型例题例1、关于“温度”的概念，下列说法中正确的是（）温度反映了每个分子运动的剧烈程度温度是分子平均动能的标志温度较高的物体每个分子的功能一定比温度较低的物体每个分子的动能大质量相同的0°C的水和0°C的冰，具有相同的分子动能解析：温度是分子热运动平均功能的标志，是分子平均功能大小的宏观反映，但物体分子速率大小的分布呈“中间多，两头少'的特征，故每个分子的功能与温度无必然关系，A、C错误，B正确.物体内能中的分子动能指的是所有分子动能的总和，由分子平均动能及分子个数决定，水和冰，都由水分子构成，质量相同则分子个数相同，温度同为0°C则分子平均动能相等，故它们具有相同的分子动能.答案：B、D点拨：温度是分子热运动平均动能的标志，这里的平均动能指的是“物体内所有分子的动能之和与分子总数之比”，即弄清“平均动能”这个概念，我们就能正确理解温度既不能反映某个分子的热运动动能，又不能直接反映某个分子的运动速度大小.例2、质量一定的物体，在温度不变条件下体积膨胀时，物体内能的变化是（）分子的平均势能增大，物体的内能必增大分子的平均势能减小，物体的内能必减小分子的平均势能不变，物体的内能不变以上说法均不正确解析：错选A：总以为物体体积膨胀，分子间距离增大，分子引力作负功，分子势能增大，所以物体内能增大。基于分子力随分子距离的可变特性，在物体体积膨胀时，在分子间的距离由rVr0增大到r>r的过程中，分子间的势能先减小，后增大。题设物体体积膨胀时，却隐蔽了初始状态,°究竟体积膨胀时分子距离r在什么范围内变化没有交代，故无法判断分子势能的变化，也无法确定物体内能的物化。综上分析，选项D正确。例3、图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带有阀门K的管道相连.整个装置与外界绝热.原先，A中水面比B中的高•打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡.在这个过程中，（）大气压力对水做功，水的内能增加水克服大气压力做功，水的内能减少大气压力对水不做功，水的内能不变大气压力对水不做功，水的内能增加分析：打开阀门，A中的水逐渐流向B,最后A、B两容器中的水面相平.设在这个过程中，A中水面下降h1,B中水面上升h2,A、B两容器的截面积分别设为S1、斗大气压为P/1212从容器A考虑，大气压通过活塞对水做功（正功）Wi=P0Sihi^从容器B考虑，水通过活塞克服大气压做功，即大气压通过活塞对水做负功W2=-P0S2h2.由于水的总体积不变，即hiSi=h2S2.所以大气压通过活塞对水做的总功为W=W+W=P（Sh-Sh）=0.i20ii22答案：D说明：在这个过程中，由于A、B两容器中水的整体重心位置下降，重力势能减少，由能的转化和守恒知，水的内能应增加，水温会微微上升.例4、如图所示，直立容器内部有一薄层隔板把容器分成体积相等的两部分A和B，A中气体的密度较小，B中气体的密度较大.若抽去隔板，加热气体，使A、B两部分气体均匀混合.设在此过程中气体共吸热Q,气体内能增量为AE,不考虑散热损失，则（）AEAEA.AE=QB.AEVQC.AE〉QD.无法比较分析：把A、B两部分气体作为一个整体，开始时，其公共重心在隔板下方.抽去隔板待气体均匀混合后，其公共重心位于容器中央（原隔板位置处），因此，这两部分气体的整体的重力势能增加.根据能的转化和守恒可知，气体吸收的热量中有一部分转化为重力势能，气体内能的增加量AE必小于吸收的热量Q.答案：B例5、某种气体的温度是0°C,可以说（）气体中分子的温度是0°C气体中分子运动的速度快的温度一定高于0°C,运动速度慢的温度一定低于0°C,所以气体平均温度是0°C气体温度升高时，速度小的分子数目减少，速度大的分子数目增加该气体分子的平均动能是确定的解析：温度反映了物体的冷热程度，是气体分子平均功能的标志，温度的高低反映了分子运动的激烈程度，它是建立在统计规律基础上的，是对大量分子而言的，对单个分子没有实际意义.在一定温度下，各分子速率大小不同，不同速