。.物體的溫度不變時,其內(nèi)能是否改變?
溫度越高,物體內(nèi)部分子的熱運動越劇烈,物體的內(nèi)能就越大。所以學生容易產(chǎn)生“物體的溫度不變,內(nèi)能也就保持不變”的錯誤認識。物體的內(nèi)能是由物體的溫度、物態(tài)、體積等因素共同決定的,只要其中一個因素改變時,就會引起內(nèi)能的改變。物體的溫度變化,內(nèi)能一定變化。物體的溫度不變,內(nèi)能可以不變,也可以增加,還可以減小。例如,晶體在熔化過程中,吸收熱量,溫度保持不變,內(nèi)能增加;相反在凝固過程中,放出熱量,溫度保持不變,內(nèi)能減小。所以物體在只有溫度改變時,其內(nèi)能一定會改變;但物體的內(nèi)能改變時,其溫度卻不一定改變。任何溫度下的物體的分子都在不停地做無規(guī)則運動,它們都有內(nèi)能,不要認為低溫物體沒有內(nèi)能。
2.做功或熱傳遞時,內(nèi)能一定發(fā)生改變嗎?
做功和熱傳遞對于改變物體的內(nèi)能是等效的,在解決具體問題時往往會顧此失彼。例如,認為“物體吸收熱量內(nèi)能一定增加,物體對外做功內(nèi)能一定減小”等。因為熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉移,所以在沒有做功參與的情況下,物體吸收熱量內(nèi)能一定增加,放出熱量內(nèi)能一定減。蛔龉Φ倪^程也是能量轉化的過程,在沒有熱傳遞參與的情況下,外界對物體做功,物體的內(nèi)能不一定增加,即機械能不一定轉化為內(nèi)能。例如,用力提起物體,對物體做功使得物體的機械能增加,而內(nèi)能本身沒有變化。如果是做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化,則外界對物體做功會使物體的內(nèi)能增加,這是其他形式的能轉化成內(nèi)能;若是物體對外界做功則內(nèi)能減小,是內(nèi)能轉化成了其他形式的能。例如用活塞壓縮空氣,就是活塞運動的機械能轉化為空氣內(nèi)能;摩擦生熱是機械能轉化為內(nèi)能;壓縮空氣推動活塞而做功,就是空氣的內(nèi)能轉化為活塞運動的機械能。
3.熱量就是內(nèi)能嗎?
這個認識是錯誤的。熱量和內(nèi)能是兩個不同的物理量,內(nèi)能是物體的狀態(tài)量,它是物體在某一狀態(tài)某一時刻所具有的一種能量;熱量是過程量,它是在某一段過程中物體之間發(fā)生熱交換的那一部分能量,是物體在熱傳遞的過程中其內(nèi)能改變量的量度,只有在熱傳遞的過程中才有意義。在只發(fā)生熱傳遞的過程中,物體吸收(放出)多少熱量,其內(nèi)能就增加(減少)多少.熱量不屬于哪一個物體,它量度的是流通量、交換量。說某一物體具有多少熱量,就如同說某一物體具有多少功一樣不正確。
。矗矬w的運動速度越大,它的內(nèi)能就越大嗎?
這個認識也是錯誤的,這是由于沒有把宏觀和微觀區(qū)分開的緣故。物體宏觀的機械運動情況決定物體的機械能,物體微觀的分子熱運動和分子間的相互作用決定物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能大小與物體內(nèi)部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關,是物體能量的微觀表現(xiàn),這種無規(guī)則運動是分子在物體內(nèi)部自身不停地運動,而不是隨著物體整體一起所做的運動。物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關,是物體能量的宏觀表現(xiàn),兩者涉及的范疇不同,所以物體的運動速度和它的內(nèi)能沒有直接的關系。物體的內(nèi)能在任何情況下都不會為零,而物體的機械能可以相對為零。例如,拋到空中的球,離開地面,具有重力勢能;它在空中飛行,具有動能;球內(nèi)部的分子做無規(guī)則熱運動,而且分子之間有相互作用,因此球還具有內(nèi)能。
5.物體的內(nèi)能和機械能都能計算嗎?
物體的內(nèi)能是無法確定或者說無法計算(測試)出來的,只有當物體的狀態(tài)發(fā)生變化時內(nèi)能的變化量才可以通過做功或熱傳遞來衡量,而一個物體的機械能在其狀態(tài)確定時就對應有一個確定的值。
6.內(nèi)能可以全部轉化為機械能嗎?
機械能可以全部轉化為內(nèi)能,如具有一定初速度的物體在粗糙水平面上滑行一段距離后停下來,損失的機械能全部轉化為內(nèi)能(以該水平面為零勢面);反過來,要實現(xiàn)內(nèi)能向機械能的轉化需通過一定的機械設備才能實施,任何一種機械的效率都不可能達到100%,即內(nèi)能可以轉化為機械能但不能100%的轉化為機械能。
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