关于内能概念的教学研究

“内能”是热学的基本物理量之一,也是一个基本的热力学函数。在普通物理热学中应将“内能”作为一个教学重点,不仅在热力学第一定律部分要讲清楚内能概念的引入,定义(宏观和微观两个方面),它与热量、热能的关系,还要善于把“内能”贯穿到热学和分子物理学的教学中去。这是因为,热力学是从能量观点出发来研究宏观物体热性质的,热力学第一和第二定律所揭示的都是能量传递和转化所必须遵从的规律。但是,热力学所研究的宏观物体热性质,还必须用分子物理学的观点和方法加以分析,才能了解其本质。以下从五个方面:内能宏观定义的教学;内能微观定义的教学;热力学第二定律中有关内能的教学;固体的内能;相变时转变热的分析谈谈我们在有关内能概念教学中的点滴体会。内能概念分为宏观和微观两个方面,这种区分正体现了热学理论中按照研究观点和方法的不同分为宏观理论和微观理论两个部分一样。     

关于物体内能的组成和变化的几点探讨

教材中明确指出,物体中所有分子的分子势能和所有分子做热运动的动能的总和,就等于物体的内能。该文从高中热学中的两大难点概念——物体内能的组成和物体内能的变化出发,对这两大概念以笔者自己的观点进行了阐述,并就与这两大概念相关的物体内能的影响因素、物体做功与内能变化量的关系进行了相应探讨,且举以实例对文中的观点予以了说明。     

内能定义中的缺陷及内能的重新定义

一般教材中根据绝热过程功与路径无关的性质定义内能,内能这样的定义是有缺陷的,它只能给出同一绝热过程上的状态内能之间的关系,而不能给出不同绝热过程上的状态内能之间的关系。文章根据量热学和热功当量实验的相关结论,在已知热量和功的定义基础上,根据热力学第一定律对内能重新进行定义。     

铁磁晶体在Ising模型下作Bethe近似时的热力学性质分析

通过全面分析铁磁晶体系统在各种情况下的自由能、内能和热容量发现:铁磁晶体系统的自由能、内能和热容量不仅与系统是否受到外加的磁场和系统内自旋集团及自旋本身之间的积分交换耦合系数有关,也与系统温度是否大于系统特征温度有关,同时还发现:在B=0时,如不考虑系统存在的自发磁化现象,系统的内能和热容量与一般的二能级系统在外磁场作用下的内能和热容量有相同的形式但不稳定。     

绕尖头轴对称体的有攻角超高速流动中振动松弛的影响

§1 前言空气在高温时会发生振动松弛的现象,温度更高时还会发生离解、电子激发和电离的现象。空气中每一成分的内能(包括平动、转动、振动、离解、电子激发和电离内能)在整个内能中所占的比例以及每一成分中各种内能所占的比例都随温度变化,振动、离解、电子激发和电离的松弛时同也随温度变化。由理论计算和实验可知,在2000°K以下,只发生振动松弛现象。     

理想气体的状态性质与体系内能的数学关系

热力学第一定律表明体系的内能是状态的单值函数,却没有确定的具体形式.这篇文章证明:理想气体的内能与压力和体积的乘积成正比,也与气体量和温度的乘积成正比.     

分子有效直径对费米气体热力学性质的影响

从内能的修正出发,推导了弱简并非理想费米气体的状态方程,并以此为基础,利用相关的热力学关系,推导了系统的热容量和熵等热力学参量,分析了分子有效直径对这些热力学参量的影响机制．结果发现：分子有效直径在一定值上会使内能和熵发生突变,而在该值两边,内能和熵的变化规律都不相同,分子有效直径对热容量几乎没有影响．     

温度对水的粘度和扩散系数影响的研究

采用分子动力学方法(MD)研究了水在不同温度下的内能、粘度、扩散系数及径向分布函数.研究结果表明,随着温度的升高,内能增加,粘度系数减小,扩散系数增大,且粘度系数和扩散系数符合Arrhenius行为.从径向分布函数的分析町知,温度升高,加剧了水分子的运动和碰撞,改变了水的微观结构,使内能增加,从而改变了水的粘度系数和扩散系数.     

分子有效直径对费米气体热力学性质的影响

从内能的修正出发,推导了弱简并非理想费米气体的状态方程,并以此为基础,利用相关的热力学关系,推导了系统的热容量和熵等热力学参量,分析了分子有效直径对这些热力学参量的影响机制．结果发现：分子有效直径在一定值上会使内能和熵发生突变,而在该值两边,内能和熵的变化规律都不相同,分子有效直径对热容量几乎没有影响．     

内能概念的力学基础

本文应用力学中的功能原理,说明热学中的内能概念的力学基础,并指出内能概念的统计含意.