粵教版選修33 第一章第五節(jié)第六節(jié)物體的內能　氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律 課件（34張）.ppt

第五節(jié)物體的內能第六節(jié)氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律 第一章分子動理論 學習目標1 知道分子的動能 分子的平均動能及溫度是分子平均動能大小的標志 2 知道分子的勢能跟物體的體積有關 分子勢能隨分子間距離變化而變化的規(guī)律 3 知道什么是物體的內能 物體的內能與哪些宏觀量有關 能區(qū)別物體的內能和機械能 4 知道什么是統(tǒng)計規(guī)律及氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律 5 溫度與分子平均動能關系 分子勢能與分子之間距離的關系 熱傳遞與功的關系 6 區(qū)分溫度 內能 熱量三個物理量 掌握分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線 第一章分子動理論 一 分子動能和分子勢能 分子無規(guī)則運動而具有的能 由分子力和分子間相對位置決定的能 溫度是物體分子平均動能大小的標志 宏觀上與物體的體積有關 微觀上與分子間距離有關 二 物體的內能1 定義 物體中所有分子做熱運動的 和 的總和 動能 分子勢能 2 相關因素 物體的內能跟物體的 和體積都有關系 1 溫度升高時 分子平均動能增加 物體的內能 2 體積變化時 分子勢能發(fā)生變化 物體的內能也會發(fā)生 3 理想氣體 1 理想氣體微觀模型 忽略了氣體分子的相互作用力和 2 一定質量的氣體 溫度越高 壓強 氣體越 就越接近理想氣體 3 理想氣體的內能只跟溫度有關 溫度越高 理想氣體的內能 溫度 增加 變化 分子勢能 越小 稀薄 越大 想一想 1 物體的運動越來越快 其內能是否一定發(fā)生變化 提示 物體的內能指的是物體內所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和 物體運動越來越快對應的是機械能 兩者本質不同 可在一定條件下相互轉化 故物體運動越來越快 其內能有可能變化也有可能不變 三 氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律1 分子沿各個方向運動的機會相等 1 在氣體中 大量分子的頻繁碰撞 使某個分子何時何地向何處運動是 的 偶然 2 對大量分子的整體來說 在任一時刻分子沿各個方向運動的機會是 的 2 分子速率按一定的規(guī)律分布 1 大量分子整體的速率分布遵從一定的 在一定的 下 各種不同速率范圍內的分子數(shù)在總分子數(shù)中所占的比率是 的 2 氣體分子中 速率很大的和速率很小的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率是 的 氣體中大多數(shù)分子的速率都接近某個數(shù)值 與這個數(shù)值相差越多 分子數(shù) 表現(xiàn)出 的分布規(guī)律 均等 統(tǒng)計規(guī)律 溫度 確定 很小 越少 中間多 兩頭少 3 溫度升高時 分子數(shù)最多的速率區(qū)間移向 的一方 速率小的分子數(shù)減少 速率大的分子數(shù)增加 分子的平均動能 總體上仍表現(xiàn)出 的分布規(guī)律 速率大 增大 中間多 兩頭少 想一想 2 氣體的溫度升高時 所有氣體分子的速率都增大嗎 提示 溫度升高時 氣體分子的平均速率增大 但有可能個別分子的速率變小 事實上 對于某個氣體分子來說 其速率大小是時刻在變化的 并且也是無法確定的 1 分子動能是指單個分子熱運動的動能 但分子是無規(guī)則運動的 因此各個分子的動能不盡相同 所以單個分子的動能沒有意義 我們主要研究的是大量分子的平均動能 2 分子的平均動能是所有分子動能的平均值 溫度是分子平均動能的唯一標志 這是溫度的微觀意義 在相同溫度下 各種物質分子的平均動能都相同 但由于不同物質分子的質量不盡相同 所以分子的平均速率可能是不同的 對分子動能的理解 3 溫度升高 分子的平均動能一定增大 溫度降低 分子的平均動能一定減小 溫度不變 分子的平均動能一定不變 4 物體內分子運動的總動能是所有分子熱運動的動能總和 它等于分子的平均動能與分子數(shù)的乘積 特別提醒 1 溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的集體表現(xiàn) 含有統(tǒng)計的意義 對于個別分子 溫度是沒有意義的 2 分子做熱運動的平均動能不涉及宏觀物體運動的動能 單選 關于分子動能 正確的說法是 a 某種物體的溫度是0 說明物體中分子的平均動能為零b 物體溫度升高時 所有分子的動能都增大c 同種物體 溫度高時分子的平均動能一定比溫度低時的大d 物體的運動速度越大 則物體的分子動能也越大 解析 某種物體溫度是0 物體中分子的平均動能并不為零 因為分子在永不停息地運動 從微觀上講 分子運動快慢是有差別的 各個分子運動的快慢無法跟蹤測量 而溫度的概念是建立在統(tǒng)計規(guī)律的基礎上的 c 在一定溫度下 分子速率大小按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布 當溫度升高時 說明分子運動激烈 平均動能增大 但并不是所有分子的動能都增大 物體的運動速度越大 說明物體的動能越大 這并不能代表物體內部分子熱運動 則物體的溫度不一定高 所以選c項 易錯警示 溫度升高 平均動能 平均速率都增大 但對某個分子來說 它的分子動能 速率不一定增大 bd 解析 溫度是分子平均動能的標志 溫度升高 分子的平均動能增加 但是其中個別分子的動能有可能減小 a錯 b對 分子的平均動能等于物體內所有分子的動能之和與所有分子總數(shù)的比值 所以c錯 d對 1 分子勢能的變化規(guī)律是 分子力做正功 分子勢能減小 分子力做了多少正功 分子勢能就減少多少 分子力做負功 分子勢能增加 克服分子力做了多少功 分子勢能就增加多少 2 分子勢能曲線如圖所示 規(guī)定無窮遠處分子勢能為零 分子間距離從無窮遠處逐漸減小至r0的過程中 分子間的合力為引力 合力做正功 分子勢能不斷減小 其數(shù)值將比零還小 為負值 當分子間距離達到r0以后再繼續(xù)減小 分子間的合力為斥力 在分子間距離減小的過程中 合力做負功 分子勢能增大 其數(shù)值將從負值逐漸增大至零 然后為正值 故r r0時 分子勢能最小 注意分子勢能最小與分子勢能為零是不相同的 分子勢能與分子間距離的關系 3 宏觀上 分子勢能與物體的體積有關 物體的體積發(fā)生變化時 分子間的相對位置也發(fā)生變化 因而分子勢能也發(fā)生變化 由于物體分子間距的變化宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化 所以微觀的分子勢能變化對應于宏觀的物體體積變化 例如 同樣是物體體積增大 有時體現(xiàn)為分子勢能增大 在r r0范圍內 有時體現(xiàn)為分子勢能減小 在r r0范圍內 一般我們說 物體體積變化了 其對應的分子勢能也變化了 特別提醒 分子勢能最小與分子勢能為零不是一回事 分子勢能的正負代表大于或小于零勢能點的分子勢能 如ep 10j ep 0j 則ep ep b 單選 2013 高考福建卷 下列四幅圖中 能正確反映分子間作用力f和分子勢能ep隨分子間距離r變化關系的圖線是 解析 分子間作用力f的特點是 r r0時f為斥力 r r0時f 0 r r0時f為引力 分子勢能ep的特點是r r0時ep最小 因此只有b項正確 2 單選 關于分子勢能 下列說法中正確的是 a 分子間表現(xiàn)為斥力時 分子間距離越小 分子勢能越大b 分子間表現(xiàn)為引力時 分子間距離越小 分子勢能越大c 當r 時 分子勢能最小d 將物體以一定初速度豎直向上拋出 物體在上升階段其分子勢能越來越大 a 解析 分子力做正功 分子勢能減小 分子力做負功 分子勢能增加 由此判斷a正確 b錯誤 從r 0到r 過程中 分子力先做正功 后做負功 勢能先減小后增大 r r0時 勢能最小 c錯 分子勢能與重力勢能無關 d錯 1 影響因素 1 宏觀因素 物體內能大小由物體的摩爾數(shù) 溫度和體積三個因素決定 與物體的運動狀態(tài)無關 2 微觀因素 物體內能的大小由組成物體的分子總數(shù) 分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定 物體的內能 2 內能與機械能的區(qū)別和聯(lián)系 微觀分子的熱運動 宏觀物體的機械運動 分子動能 分子勢能 物體的動能 重力勢能或彈性勢能 由物體內大量分子的熱運動和分子間相對位置決定 由于物體做機械運動 發(fā)生形變或被舉高 物質的量 物體的溫度和體積及物態(tài) 物體的質量 機械運動的速度 離地高度 或相對于零勢能面的高度 或彈性形變程度 永遠不能等于零 一定條件下可以等于零 在一定條件下可以相互轉化 單選 下列敘述正確的是 a 分子的動能與分子的勢能之和 叫做這個分子的內能b 物體的內能由物體的動能和勢能決定c 物體做加速運動時 其內能也一定增大d 物體的動能減少時 其溫度可能升高 解析 內能是大量分子組成的物體具有的 單個分子無內能可言 a項錯 物體的內能是物體內所有分子熱運動動能和分子勢能的總和 由物體的溫度 體積決定 與整個物體宏觀機械運動的動能和勢能無關 故b錯 物體做加速運動時 其動能增大 但內能不一定增大 故c錯 當物體運動的動能減少時 其溫度可能升高 如物體在粗糙的水平面上滑行 因摩擦生熱 動能減少溫度升高 故d項正確 d 3 單選 關于機械能和內能 下列說法中正確的是 a 機械能大的物體 其內能一定很大b 物體的機械能損失時 內能卻可以增加c 物體的內能損失時 機械能必然減小d 物體的內能為零時 機械能不可以為零解析 內能和機械能是兩種不同形式的能量 兩者并不存在必然的聯(lián)系 只有在系統(tǒng)的能量轉化形式只發(fā)生在機械能與內能之間時 機械能的損失才等于內能的增加 故a c錯誤 b正確 因為物質分子總在不停地做無規(guī)則運動 故內能不可能為零 d錯誤 故選b b 1 氣體的微觀結構特點氣體分子間的距離很大 大于10r0 所以氣體分子間的分子力很弱 通常認為氣體分子除相互碰撞或與器壁碰撞外 不受其他力的作用 2 氣體分子運動的特點 1 氣體分子可以在空間自由移動而充滿它所能達到的任何空間 2 氣體分子間頻繁發(fā)生碰撞一個空氣分子在1s內與其他分子發(fā)生的碰撞達6 5億次之多 分子的頻繁碰撞使每個分子速度的大小和方向頻繁改變 造成氣體分子雜亂無章的做無規(guī)則運動 氣體分子運動的規(guī)律 3 某時刻 氣體分子沿各個方向運動的概率相同 某時刻 沿任何方向運動的分子都有 且沿各個方向運動的分子數(shù)目是相等的 3 一定溫度下 氣體分子的速度按 中間多 兩頭少 的規(guī)律分布 溫度升高時 分子運動的平均速率增大 但對某個分子來說 其速率是不確定的 且分布的規(guī)律不變 2012 高考江蘇卷 密閉在鋼瓶中的理想氣體 溫度升高時壓強增大 從分子動理論的角度分析 這是由于分子熱運動的 增大了 該氣體在溫度t1 t2時的分子速率分布圖象如圖所示 則t1 t2 選填 大于 或 小于 平均動能 小于 解析 溫度升高 分子熱運動的平均動能增大 則分子中速率大的分子所占比例增大 即分子速率分布圖象的 峰 會向速度大的方向移動 結合題圖可知t2 t1 4 單選 氣體分子運動具有下列特點 a 氣體分子的間距比較大 所以不會頻繁碰撞b 同種氣體中所有的分子運動速率基本相等c 氣體分子向各個方向運動的可能性不相同d 氣體分子的運動速率分布具有 中間多 兩頭少 特點解析 氣體分子永不停息地做無規(guī)則運動 而且向各個方向運動的可能性相同 不停地與周圍分子發(fā)生碰撞 不斷改變其運動的速度大小和方向 所有分子無規(guī)則運動的速率分布呈現(xiàn) 中間多 兩頭少 的特點 綜上所述 只有d正確 d ad 解析 分子勢能與分子間距離有關 宏觀上表現(xiàn)為與物體體積有關 但不能簡單的認為 分子間距增大 或物體體積增大 分子勢