初中物理 物体内能的大小与哪些因素有关学法指导

初中物理 物体内能的大小与哪些因素有关学法指导
彭友山
我们学习物体的内能时，同学们总是感到内能看不见摸不着，不知道由哪些物理量决定其大小。

物体内所有分子的动能（K E ）和势能（P E ）的总和称为物体的内能（E ），可以表示为()P K E E N E +=。

从此式可以看出，影响物体内能的因素有K E 、P E 和N 。

而K E 、P E 和N 又与哪些因素有关呢？
K E 是分子的平均动能。

理解K E 应注意这样几点：
（1）温度是分子的平均动能大小的标志，温度越高，分子的平均动能就越大；（2）不同种物质的物体，如果温度相同，则它们的分子的平均动能相同；（3）分子的平均动能与宏观物体运动的速度大小无关。

P E 是分子的势能，其大小取决于物体的体积和状态。

当分子间的距离小于0γ时，随着分子间距离的减小，分子势能增大；当分子间的距离大于0γ时，随着分子间距离的增大，分子势能也增大；当分子间的距离等于0γ时，分子的势能最小。

但要注意不能简单地理解分子势能与物体的体积存在正比或反比的关系。

从力学知识中我们知道，一个物体所处的位置越低，势能就越小。

生活常识又告诉我们，物体的重心越低，就越稳定。

因此，物体处于越稳定的状态，物体（实际上是物体与地球所构成的系统）所具有的势能就越小。

分子之间的相互作用亦是如此。

处于固态物质的分子形成空间点阵，分子不能自由移动，只能在自己的平衡位置上振动，与液态的分子相比处于更加稳定的状态。

因此物质处于固态时，分子之间相互作用的势能较小。

在熔化过程中，一般来说，分子由较稳定的状态变成较不稳定的状态，因此分子之间相互作用的势能增加。

N 是物体内部的分子总数，决定于物体的质量。

可见物体的内能是由物质的质量、温度、体积和物态四个因素所决定的。

在初中阶段我们只要定性地知道物体的内能与哪些因素有关就行了，不需要对内能进行定量的计算。

对于理想气体来说，由于忽略分子力的作用，所以没有分子势能，其内能由物质的量和温度所决定。

值得注意的是，影响内能大小的因素和影响内能改变量的因素是完全不同的概念，不能将它们混淆。

例1 质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则
A. 氧气的内能较大
B. 氢气的内能较大
C. 两者内能相等
D. 氢气分子的平均速率较大
解析：我们一般将氢气和氧气看作理想气体，因不考虑分子势能，所以物体的内能可表示为K NE E =。

据题意氢气、氧气温度相同，所以两者分子的平均动能相等。

当它们质量相同时，氢气分子数大于氧气分子数，所以选项B 正确。

因为不同物质的分子质量不同，氧气分子质量大于氢气分子的质量，所以当两者平均动能相等时，氢气分子的平均速率较大，所以选项D 正确。

例2 关于物体的内能，以下说法中正确的是
A. 热量和功都可以作为物体内能的量度
B. 物体的速度增大，则分子的动能增大，内能也增大
C. 晶体熔化时温度不变，则内能也不变
D. 对物体做功或向物体传热，都可以改变物体的内能
解析：在热传递过程中，物体内能的改变可用热量来量度；在做功过程中，物体内能的改变可用功来量度。

热量和功是物体内能改变的量度而不是内能的量度，物体内能是无法定量测定的。

所以选项A 错D 对。

物体运动的速度增大，分子做定向运动的速度增大，但分子做无规则运动的情况并没有改变，因而物体的内能没有改变，选项B 错。

在熔化过程中，
分子由最稳定状态变为相对不稳定状态（两种状态相比较），分子的势能将增加，因此物体的将改变，故选项C错。