物理力學中什么是內(nèi)能
物理力學中什么是內(nèi)能
從微觀上說,系統(tǒng)內(nèi)能是構(gòu)成系統(tǒng)的所有分子無規(guī)則運動動能、分子間相互作用勢能、分子內(nèi)部以及原子核內(nèi)部各種形式能量的總和。后面兩項在大多物理過程中不變,因此一般只需要考慮前兩項,二者的總和就是通常所指的內(nèi)能。但在涉及電子的激發(fā)、電離的物理過程中或發(fā)生化學反應時分子內(nèi)部(不包括原子核內(nèi)部)的能量將大幅變化,此時內(nèi)能中必須考慮分子內(nèi)部的能量。核內(nèi)部能量僅在核物理過程中才會變化,因此絕大多數(shù)情形下,都不需要考慮這一部分的能量。內(nèi)能的絕對量(主要是其中的核內(nèi)部能量部分)還不完全清楚,但不影響解決一般問題,對于內(nèi)能我們常常關(guān)心的是其變化量。
分為狹義內(nèi)能和廣義內(nèi)能。
狹義內(nèi)能
在一般的物理問題中(不涉及電子的激發(fā)電離,化學反應和核反應),內(nèi)能中僅分子動能和勢能兩部分會發(fā)生改變,此時我們只關(guān)心這兩部分,而將這兩部分之和定義為內(nèi)能。這是一種簡化的定義,即狹義內(nèi)能。在涉及電子的激發(fā)電離,化學反應和核反應時,為不引起誤解狹義內(nèi)能應嚴格稱為熱力學能(以前稱為熱能,熱能這一概念在一些工程領(lǐng)域內(nèi)仍廣泛使用)。
廣義內(nèi)能
在不涉及核反應的物理過程或化學過程中,原子核內(nèi)部的能量不會改變,此時可以將內(nèi)能定義為熱力學能與電子能之和。最廣義的內(nèi)能就是物體或系統(tǒng)內(nèi)部一切微觀粒子的一切運動形式所具有的能量總和。即熱力學能、電子能與原子核內(nèi)部能量之和。
變化途徑
(1)做功可以改變物體的內(nèi)能。(如鉆木取火)
內(nèi)能變化
內(nèi)能變化
(2)熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。(如放置冰塊使物體降溫)
熱傳遞的三種形式:熱傳導,熱對流(一般見于氣體和液體)以及熱輻射,熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差。
做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如機械能等轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;熱傳遞使物體間的內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移。