2011高考物理一轮复习 17.2 内能、能的转化和守恒总教案

内能 能的转化和守恒内能 能的转化和守恒 一 内能一 内能 1 分子的平均动能 温度 物体内分子动能的平均值叫做分子的平均动能 温度是分子平均动能的标志 温度越高 分子的平均 动能就越大 对个别分子讲温度无意义 2 分子的势能 体积 由分子间的相对位置所决定的势能 叫做分子势能 分子势能的大小与物体的体积有关 当分子间的距离小于 r0时 随着分子间的距离的减小 分子势能增加 当分子间距离大于 r0时 随着分子间距离的增大 分子势能也增大 当分子间距离等于 r0时 分子势能最小 3 物体的内能 物体内所有分子的动能和势能的总和称为物体的内能 物体的内能是由物质的量 温度 体积三个因素所决定的 对于理想气体来说 由于忽略分子力作用 所以没有分子势能 其内能由物质的量和温度所决定 4 物体内能的变化 做功和热传递都可改变物体的内能 但它们有着本质的区别 做功是其他形式的能和内能之间的转化 做功过程中 内能改变量的多少用功的大小来量度 热传递则是物体间内能的转移 热传递过程中 内能转移的多少用热量来量度 做功和热传递都是过程量 内能则是状态量 二 能的转化和守恒定律二 能的转化和守恒定律 1 热力学第一定律热力学第一定律 能的转化和守恒定律 第一类永动机不能制成 做功和热传递都能改变物体的内能 也就是说 做功和热传递对改变物体的内能是等效的 但从能量 转化和守恒的观点看又是有区别的 做功是其他能和内能之间的转化 功是内能转化的量度 而热传递是 内能间的转移 热量是内能转移的量度 内容内容 外界对物体所做的功 W 加上物体从外界吸收的热量 Q 等于物体内能的增加 E 表达式表达式 E Q W 这在物理学中叫做热力学第一定律 表达式中符号法则 W 为正值 表达外界对物体做功 W 为负值 表示物体对外界做功 Q 为正值 表示物体从外界吸热 Q 为负值 表示物体对外界放热 E 为正值 表示物体内能增加 E 为负值 表示物体内能减少 2 能的转化和守恒定律 能量既不会凭空产生 也不会凭空消灭或消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转 移到别的物体 但总能量保持不变 这就是能的转化和守恒定律 1 能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一 违背该定律的第一类永动机是无法实现的 2 物质的不同运动形式对应不同形式的能 各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移 在转化或转移过程中 能的总 量守恒 三三 热力学第二定律热力学第二定律 1 热传导的方向性 热传导的过程是有方向性的 这个过程可以向一个方向自发地进行 热量会自发地从高 温物体传给低温物体 但是向相反的方向却不能自发地进行 2 机械能与内能转化的方向性 机械能可以全部转化为内能 而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它 的变化 3 热力学第二定律 1 表述 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 按热传导的方向性表述 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 按机械能和内能转化过程的方向 性表述 或第二类永动机是不可能制成的 2 意义 自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方 向性 3 能量耗散 自然界的能量是守恒的 但是有的能量便于利用 有些能量不便于利用 很多事例证明 我 们无法把流散的内能重新收集起来加以利用 这种现象叫做能量的耗散 它从能量转化的角度反映出自然 界中的宏观现象具有方向性 4 热力学第三定律热力学第三定律 1 内容 热力学零度不可达到热力学零度不可达到 2 意义 只需要温度不是绝对零度 就总可能降低 它促进人类想方设法尽可能降低温度 以探索更多的物理奥 秘 四四 能源与环境能源与环境 1 能源 能够提供可利用能量的物质 2 能源