第一篇
做 功
做功簡(jiǎn)稱功,通常是指機(jī)械功,表示力在空間(或位移)上的累積效果。一個(gè)物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生了位移,我們就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。用公式表示為W=Fscosθ,θ是力和位移的夾角。功是標(biāo)量,但它有正負(fù);功是過程量,是能量轉(zhuǎn)化的一種方式或者說途徑。
功是能量轉(zhuǎn)化的度量,即力對(duì)物體做了多少功,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化;但是做功和能量轉(zhuǎn)化之間的等量關(guān)系只是數(shù)量關(guān)系的相等,二者不是同一個(gè)概念。功是一個(gè)過程量,是能量轉(zhuǎn)化的方法、途徑;能量是一個(gè)狀態(tài)量,是物質(zhì)的性能,能量轉(zhuǎn)化就是一種形式的能量通過做功這樣一個(gè)過程,變成了另一種形式的能量,并且在變化的過程中,力所做功的數(shù)量等于能量轉(zhuǎn)化的數(shù)量。
功不僅僅限于機(jī)械功,還有電磁能、化學(xué)能以及核能等等一系列能量的轉(zhuǎn)化過程。所以廣義的功應(yīng)該理解為,功是能量轉(zhuǎn)化的一種方法。
熱傳遞
一、熱量
熱量是指熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量。在不同溫度的物體之間,熱量總是自由地從高溫物體部分向低溫物體部分傳移,這一轉(zhuǎn)移過程中轉(zhuǎn)移的是能量,而不是溫度。轉(zhuǎn)移中的能量叫作熱量,所以熱量是過程量;溫度指系統(tǒng)中微觀粒子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,在宏觀體現(xiàn)為物體的冷熱程度。由于溫差而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)換過程稱熱傳遞。
二、熱傳遞能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方法主要有兩種:做功和熱傳遞。做功是能量轉(zhuǎn)化的過程,而熱傳遞是能量轉(zhuǎn)移的過程;不管是能量的轉(zhuǎn)化,還是轉(zhuǎn)移,都是能量的變化或者說轉(zhuǎn)換,而能量變化的方法或過程,通常指做功和熱傳遞。熱傳遞是能量傳遞的一種方式,在此過程中,物質(zhì)不一定要發(fā)生遷移。在單純的熱傳遞過程中,高溫物體放出熱量,溫度降低,內(nèi)能減少;低溫物體吸收熱量,溫度升高,內(nèi)能增加。因此,熱傳遞的實(shí)質(zhì)通常是指,能量從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的過程。熱傳遞包括熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射三種形式。其中熱傳導(dǎo)是指,物體通過接觸使大量微觀粒子相互碰撞,從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞(如暖手握冷手,冷手感到溫暖);對(duì)流是指,流體通過各部分流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞(如正在燒開的水,上下翻滾);熱輻射的過程是,輻射體的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成輻射能(熱量),再轉(zhuǎn)換成吸收體的內(nèi)能(如早晨曬太陽(yáng),暖洋洋)。
三、熱量、熱能和內(nèi)能的關(guān)系
熱量是熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量,是物體內(nèi)能改變的一種量度,它是過程量。在熱傳遞過程中,熱量的數(shù)值等于物體內(nèi)能改變的數(shù)值,熱量和內(nèi)能變化的數(shù)量關(guān)系,如同做功和能量變化的關(guān)系類似。內(nèi)能通常指物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子間勢(shì)能的總和,而事實(shí)上還包括組成分子的原子內(nèi)部的能量、原子核內(nèi)部的能量以及物體內(nèi)部空間其他能量等等;內(nèi)能是狀態(tài)量,是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù),它是系統(tǒng)某一狀態(tài)時(shí)的內(nèi)在能量。熱能是物體內(nèi)部所有微觀粒子體現(xiàn)出來的動(dòng)能之和。由此可見,熱量是過程量,它對(duì)應(yīng)一個(gè)段,是熱傳遞過程中傳遞的能量;內(nèi)能是狀態(tài)量,它對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn),是物質(zhì)內(nèi)部的能量總和;而熱能是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子體現(xiàn)出來的動(dòng)能,是物質(zhì)內(nèi)能中的一部分能量。熱傳遞和做功一樣,它們都是能量變化的一種方法、過程,它們也都是物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的一種度量,但一者從微觀,一者從宏觀。
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