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其实只有压缩体积、克服摩擦力才能使物体的内能增加,比如:用锯子锯木头时,锯片的温度会升高,内能会增加人拉锯子的时候,在木头上做功; 木材在锯片上有摩擦力,克服摩擦力在锯片上也有作用; 哪种工作会增加锯片的内能? 显然,是为了克服摩擦而做功,提高锯片的温度,增加内能,而手在锯上所做的功并没有直接增加锯片的内能,通过上面的解释,我们应该认识到做功可以改变物体的内能, 但做功不一定会改变物体的内能 例如,将物体举高,外力对物体做功,但物体的内能不增加 功和传热是改变系统能量的两种方式。
想象一个边长和体积为 的立方体盒子,盒子里有一个理想的气体系统,盒子里有一个原子分子,当系统处于平衡状态时,温度为 ,压力为 ,内能为 。 当外界对系统所做的功为d(=-PDV)且传热为d时,系统的内能增加du。 根据热力学第一定律,有 du=dw+dq=-pdv+dq。
微观解释如下。 在微观理论中,n个分子可以看作是n个相同的自由粒子,n个粒子分布在许多离散的能级上,如n1粒子在能级1,ni粒子在能级i......,n1,n2,…,ni …这称为粒子的分布。 在宏观理论中,系统处于平衡状态,而在微观理论中,粒子处于最可能的分布中,并且可用的,,...可用表示,如图 1 所示。
系统的内能,内能的变化,这表明内能u的变化是由两个因素引起的。 项,表示由于每个能级 i 引起的能量值大小的变化。 项,它表示能级 i 上最可接受的粒子分布数量的变化。
能级i的能量值发生变化的原因是由于外界对系统所做的功。 根据量子力学理论,能级 i 的能量值,其中 m 是粒子的质量,h 是普朗克常数,即量子数。 当外界对系统起作用时,系统的体积减小(即pdv<0),从前面的方程可以看出,i的能量值增加(即0),但能级i上的粒子分布数量没有变化,如图2所示。
对于某个能级 i,粒子添加的能量为 ,因此,对于所有能级,添加的总能量为 ,这是系统因所做的功而增加的内部能量。
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所做的功加速了分子的运动,内能是指分子的平均动能,当速度增加时,动能增加,内能增加。
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在对物体做功后,物体接收能量(势能或机械能),因此内能发生变化。
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功是将能量转化为效果,其他能量通过功转化为内能。 希望!
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例如,如果功是通过摩擦完成的,则物体的内能将增加。
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因为做功会把内能转化为其他形式的能量。
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通过做功来改变物体的内能,本质上是能量转换的过程。 利用传热的方法改变物体的内能,本质上是能量传递的过程。 做功和传热是改变内能的两种方式。
改变物体内能的方法有两种:做功和传热,在改变物体的内能时,做功和传热是等效的。
1.做功:当外力对物体做正功时,物体的内能增加。
当外力对物体做负功时,物体的内能会降低。 改变物体内能的工作的本质是其他形式的能量和内能之间相互转化的过程。 通过做功来改变物体内能的常用方法主要有以下几种:
1)压缩体积,物体的内能增加。例如:泵泵。
2)摩擦产生热量,物体的内能增加。例如:钻木头生火。
3)锻造物体,物体内的能量增加。例如:锤击铁。
4)弯曲物体,物体内部的能量增加。例如:反复弯曲线材。
5)气体膨胀做功,物体内能降低。例如:蒸汽机。
3.传热。
每当物体之间或同一物体的不同部分之间存在温差时,就会发生传热,直到温度变为相同。 传热的本质是内能从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分。
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所做的功可以改变物体的内能。 作用于物体的物体的内能增加,作用于外部的物体的内能减少。
做功的过程是能量转化或转移的过程。
克服摩擦和做功是机械能转化为内能。
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博纳瑟夫人看着这个年轻人,只有最后一丝犹豫让她保持谨慎。 但这个年轻人的眼神是那么热情,他的声音是那么有说服力,她觉得这一切都促使她向他倾诉,向他倾诉。再说了,她现在的处境也只是绝望。
过于谨慎和过于轻信一样多,会毁了女王。 而且,应该承认,她情不自禁地对这位年轻的保护者怀有感情,也让她下定决心要把这个秘密告诉他。
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物理老师以3D形式演示了改变物体内能的工作,学生可以一目了然地理解。
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上面举的都是改变内能的例子,哪一块布你懂?
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改变内能的方法是做功和传热,做功是改变内能的一种方式,但做功不一定是改变内在的滑动能。
例如,如果一个物体垂直下落,重力就会做正功,重力势能就会降低。 这里所做的功改变的是重力势能,而不是内能。
内能变化的途径:
1.功可以改变物体的内能。 当外力对物体做正功时,物体的内能增加,反之亦然。
2.传热可以改变物体的内能。 (例如,放置冰块以冷却物体) <>
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物体所做的外部功可以通过克服重力并转化为重力势能来完成,也可以通过克服弹性力并转化为弹性势能(在弹性变形范围内)来完成,也可以通过克服摩擦力并转化为摩擦产生的动能和热能来完成。 简而言之,一部分能量被转化为其他形式。
然后根据能量守恒定律,能量守恒。 一部分能量被转换,而这部分能量只能是物体的内能,即内能转化为重力势能、弹性势能、动能、热能。 所以物体的内能自然会降低。
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当你用手在桌子上摩擦时,桌子的热能增加,桌子内的能量增加。
但是,虽然你手中的热能增加了,但当你在桌子上工作时,你消耗了你体内的生物能量。 所以你的整体内能还在下降。
因为能量是守恒的。 如果桌子能量增加,那么你的能量必须减少。
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因为要遵守能量守恒定律。 在对物体做功的过程中,能量被转移。 所做的功可以改变物体的内能,当外部作用于物体时,物体的内能增加,而当物体在外部作用时,物体的内能减少。
用做功的方式改变物体内能的本质是能量的转化。
当对物体做功时,物体的内能增加——其他形式的能量转化为内能。
物体确实在外部起作用,物体的内能减少——内能转化为其他形式的能量。
1)对物体的外部作用增加了物体的内能。物体确实对外部世界起作用,物体的内能降低。 为什么?
答:这里的“物体”一般是指气体等,物体的能量包括:整体运动的动能+物体内部分子和原子级运动的能量,以及内能。 这是两个层次的能量。
这里通常有一个默认的前提,即物体系统是不动的,无论其整体运动的动能如何。
当外部身体工作时,内部能量会增加。 例如,当气体被压缩时,其温度会升高。
2)物体克服摩擦力做功,是物体做功还是摩擦力做功,如果物体做功,那么物体的内能为什么会增加。
答:摩擦力是限制两个物体相对运动的原因。 例如,搓搓双手。 左手和右手向不同的方向移动,摩擦阻碍了它们的相对运动,使它们相对静止。
事实上,它们确实相互配合,左手确实在右手上工作,右手在左手上工作,最后温度升高。 左手做这项工作,但他不必以牺牲动能为代价来减少内能。
3)如果一个物体垂直向上提升一定距离,也被认为是外界对物体所做的功,物体的内能不应发生变化。
答:外界确实对它起作用,它的能量增加,不是内部能量,而是重力势能。
综上所述,无论它如何变化,都必须满足能量守恒。 至于能量如何转化,以何种形式转化,则要看具体情况。
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