物体的内能能的转化和守恒定律
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1.内能的概念
(1)分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫
分子平均动能.
温度是分子平均动能的标志.温度越高，分子平均动能越大.
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【说明】
①温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子
来讲，温度无意义.
②不同物质的物体，如果温度相同，则它们的分子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同. ③分子的平均动能与物体机械运动的速率无关.
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(2)分子势能：
①意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具
有由它们的相对位置决定的能，称为分子势能.
②分子势能的决定因素.
微观上：决定于分子间距离和分子排列情况. 宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关，但和温度与分子平均动能的关系不同，分子势能随物体的体积的变化并不是单调的.
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(3)物体的内能：
物体中所有分子动能与势能的总和叫物体的内能.
内能是状态量.
物体的内能是由物质的量、温度、体积等因素所决定的.
对于气体，只考分子动能，一定质量气体的内能只由温度决定.
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2.物体的内能的变化
改变物体的内能有两种方式：
(1)做功——其他形式的能与内能相互转化的
过程，内能改变可以用做功的数值来量度. (2)热传递——是物体间内能转移的过程.内能改变可以用传递的热量数值来量度.
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热传递的条件：温度不同.热量自动地从高温
物体向低温物体传递，当温度相等时达到动态平衡——即热平衡.热量是过程量，与物体的内能多少、温度高低无关.
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的.
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二、能的转化和守恒定律 1.热力学第一定律：
(1)内容：物体内能的增量△E等于外界对物体做的功W
和物体吸收的热量Q的总和. (2)表达式：W+Q=△E，
(3)符号法则：外界对物体做功物体体积减小，W取正值；物体对外界做功物体体积增大，W取负值.物体吸收热量，Q取正值；物体放出热量，Q取负值；物体内能增加， △E取正值，物体内能减少， △E取负值.
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2.能的转化和守恒定律
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从
一种形式转化为别的形式，或从一个物体转移到别的物体.
【说明】(1)能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律.违背该定律的永动机每类永动机是永远无法实现的.
(2)物质的不同运动形式对应不同的形式的能.各种形式的能在一定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.
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3.热力学第二定律 (1)两种表述：
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.
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.或：第二类永动机是不可能制成的. (2)意义：有大量分子参与的宏观过程有方向性.如“能量耗散”
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4.能源与环境
常规能源有：煤、石油、天然气等，存量有限，利用
时对环境有污染.
新能源有：风能、水流能、太阳能、沼气、原子能等，资源丰富，无(或者少)污染.
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1.A、B两个分子，在外力作用下从相距10-6m处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子力对A、B两个分子(Ｃ)
A.始终做正功 B.始终做负功 C.先做正功后做负功 D.先做负功后做正功
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2.下列说法中正确的是(A)
A.温度相等的物本内部分子的平均动能相等 B.体积相等的物体内部分子的势能相等 C.温度、体积相等的物体的内能相等 D.吸收相等热量的物体的内能相等
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3.内能可与其他形式的能互相转化，例如，通过电流的导线温度升高，是 电 能转化为内能；燃料燃烧生热，是 化学 能转化为内能；炽热的电灯灯丝发光，是电能转化为 光 能.
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4.设想发明一种热机，用它把物体与地面摩擦产生的热量全部都吸过来，并再对该物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦而停止运动的物体重新运动起来，而不引起其他变化，这是否违背了能量守恒定律? 不违背 ，那么这种热机能造出来吗? 不能 若不能，那么是违背了 热力学.
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5.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了850J的功，同时气缸向外散热200J，空气的内能将 增加 (填“增加”或“减小”) 650J .
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【例1】关于分子势能，下列说法中正确的是(设两分子
相距无穷远时分子势能为0)(C)
A.体积增大，分子势能增大，体积缩小，分子势能减小 B.当分子间距离r=r 0时，分子间合力为0，所以分子势能为0
C.当分子间作用力为引力时，体积越大，分子势能越大 D.当分子间作用力为斥力时，体积越大，分子势能越大
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【解析】设想两个分子间距处于无穷远处(r＞10-9m)，
此时分子间势能为0.当两个分子越来越近，分子间引力做正功，分子势能减小，当r=r 0时，分子势能减到最小为负值，故选项B错误.分子间为引力时，体积越大，分子间距越大，分子间引力做负功，分子势能增大；分子间为斥力时，体积越大，分子间距越大，分子间斥力做正功，分子势能减小.
故选项A与D错，选项C
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【例2】关于物体内能及其变化，下列说法正确的是(B) A.物体的温度改变时，其内能必定改变
B.物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，
其内能不一定改变
C.对物体做功，物体内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能必定改变
D.若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变
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【解析】一定质量的物体，其内能由温度和体积共同决
.所以A错误.
做功W焦，同时吸收Q焦的热量，且①W＞Q，则物体的内能减少；②W＝Q，则物体的内能不变；③W＜Q，则物体的内能增加，所以只有B正确.
能力·思维·方法
【解题回顾】关于内能变化的讨论，一方面从内能的
微观意义和对应宏观表征量来看，取决于温度、体积和物质的量；另一方面有两种物理过程——做功和热维选准思路，又要有全面的观点注意思维的严密性.
能力·思维·方法
【例3】一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，
同时气体对外做了6×105J的功，问： (1)物体的内能增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)气体的温度是增加还是减少?
能力·思维·方法
【解析】(1)气体从外界吸热，Q=4.2×105Ｊ气体对外做
功，W=-6×105J.由热力学第一定律得： △E=W+Q=(-6×105)+(4.2×105)J=-1.8×105J.
△E为负，说明气体的内能减少了，减少1.8×105J (2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，考虑此时分子间相互作用为引力，分子力
(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气
.
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【解题回顾】本题中虽然判断出分子势能增加了，
但无法确定分子势能增加了多少，因而也无法确定
气体.
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【例4】下面设想符合能量转化和守恒定律的是(D) A.利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 B.做成一条船，利用流水的能量逆水航行
C.通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行 D.利用核动力，驾驶地球离开太阳系
能力·思维·方法
【解析】利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为
动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能使转动停止，故A错，让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞；故B、C可选；设计一种利用反冲理论以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D可选.
延伸·拓展
【例5】用两种不同的金属丝组
成一个回路，接触点1插在热水中，接触2点插在冷水中，如图8-2-2所示，电流计指针会发生一实验是否违反热力学第二定律?热水和冷水的温度是否会发生变化?简述这过程中能的转化情况.
图8-2-2
延伸·拓展
【解析】
二定律的开尔文表述为“不可能从单一热源吸取热量，
”此实验
化为电流的能量，而一部分电流能量在冷水中放热，又转化为冷水的内能，即产生了其他影响.
