在物理学中,内能是一个非常重要的概念。它指的是一个系统内部所有微观粒子运动所具有的能量总和,包括分子的动能与势能。为了更好地理解和掌握这一概念,我们可以通过一系列练习题来加深理解。
一、选择题
1. 关于内能的说法,下列哪一项是正确的?
A. 内能仅由系统的温度决定
B. 内能与系统的体积无关
C. 内能是一个状态函数,其变化只取决于初末状态
D. 系统的内能总是正的
正确答案:C
解析:内能是一个状态函数,其变化仅依赖于系统的初末状态,而与过程路径无关。因此,选项C是正确的。
2. 在一个绝热容器中,气体被压缩时,气体的内能如何变化?
A. 增加
B. 减少
C. 不变
D. 无法确定
正确答案:A
解析:在绝热过程中,没有热量交换(Q=0),但外界对气体做功(W<0),根据热力学第一定律ΔU = Q - W,气体的内能会增加。
二、计算题
1. 已知某理想气体的质量为m,摩尔质量为M,温度从T₁升高到T₂。求该气体的内能变化ΔU。
解:
理想气体的内能变化公式为:
\[ \Delta U = nC_V\Delta T \]
其中 \( n = \frac{m}{M} \) 是气体的物质的量,\( C_V \) 是定容摩尔热容。
代入后得到:
\[ \Delta U = \frac{m}{M} C_V (T_2 - T_1) \]
三、简答题
1. 为什么理想气体的内能只与温度有关?
答:对于理想气体,分子间不存在相互作用力,因此分子间的势能可以忽略不计。内能主要来源于分子的动能,而分子的平均动能与温度成正比,所以理想气体的内能仅取决于温度。
通过以上练习题,我们可以看到内能的概念及其相关计算并不复杂,只要掌握了基本原理和公式,就能轻松应对各种问题。希望这些练习能够帮助大家更好地掌握内能的相关知识。


