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高中二年级物理

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    不定项选择
    下列说法中正确的是(   )
    A.任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和
    B.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
    C.做功和热传递在改变内能的方式上是不同的
    D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
    本题信息:2011年同步题物理不定项选择难度容易 来源:马凤霞
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本试题 “不定项选择下列说法中正确的是( )A.任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和B.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为...” 主要考查您对

物体的内能

做功和内能

热传递和内能

热力学第二定律

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物体的内能:

1.定义:物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和,叫做物体的内能
2.备注: ①物体的内能跟物体的温度和体积有关,还跟物体所含的分子数有关
②物体做机械运动具有的机械能对物体的内能没有贡献
③一切物体都具有内能


内能与温度、体积的关系:

 (1)内能与温度高低的关系温度只是物体内分子热运动平均动能大小的标志,不是物体内能大小的标志。温度高的物体,内能不一定大:温度低的物体,内能不一定小。相同温度相同质量的同种物质也会因状态不同而内能不同。如0℃ 的冰和0℃的水,冰变为同温度的水要熔化吸热,而质量不变,分子数不变,温度不变,分子的平均动能不变,所以所有分子的总动能不变,而吸热内能要增大,所以应该是其分子势能增大了。
(2)内能与体积大小的关系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。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,决定于体积和状态。由于分子间距离变化了。在宏观上必然会引起物体的体积变化,因此我们说分子势能与物体的体积有关。但同样是物体的体积增大,有时表现为分子势能增大(如在r>r0范围内),有时表现为分子势能减小(如在r<r0范围内)。
一般我们只笼统地说物体的体积变化了,分子势能也变化了。


做功和内能:

对内做功:外界对物体做功内能增加;对外做功:物体对外界做功内能减少。其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化。

改变物体内能的两种方式:


热传递和内能:

吸收热量物体的内能增加;放出热量物体的内能减少。其本质是物体间内能的转移。

改变物体内能的两种方式:


热力学第二定律:

1.两种表述:
(1)按传热的方向性表述:
①内容:热量不能自发地从低温物体传到高温物体
②含义:
a.热量会自发地从高温物体传到低温物体,在传递过程中不会对其他物体产生影响;
b.如果有其他作用,热量有可能从低温物体传到高温物体;
c.如果没有其他作用,热量不可能从低温物体传到高温物体
(2)按机械能与内能转化的方向性表述:
①内容:不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响
②含义:
a.从单一热源吸收热量,一般来说只有部分转化为机械能,所以第二类永动机是不可能制成的;
b.机械能转化为内能是自然的,可以全部转化;
c.如果引起其他变化,可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
2.实质:这两种表述是等价的,都揭示了自然界的基本规律:一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆的
3.微观解释:
(1)微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
(2)熵:
①概念:物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目,用字母S表示熵,有,式中k叫做玻尔兹曼常量
②熵增加原理:
a.内容:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。如果过程可逆,则熵不变;如果过程不可逆,则熵增加。
b.从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展


热力学第二定律的理解及应用方法:

(1)传热的方向性。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到低温物体),但是向相反的方向却不能自发地进行。
(2)第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器,只有单一热源,从单一热源吸收热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性:机械能可以全部转化成内能,内能却不能全部转化成机械能,而不引起其他变化。即热机的效率不可能达到100%。
(3)热力学第二定律的表述:
①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按传热的方向性表述)。
②不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)。
③第二类永动机是不可能制成的。热力学第二定律使人们认识到:自然界中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,使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。
(4)能量耗散。自然界的能量是守恒的,但是有些能量便于利用,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。


知识扩展:

热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式及热量与内能改变的定量关系。而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向,指出了一切变化过程的自然发展是不可逆的,除非靠外界影响。所以二者相互联系,又相互补充。
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