第1章-第3節(jié) 溫度與內(nèi)能

1、.第3節(jié)溫度與內(nèi)能學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.理解分子的動能、平均動能，認識溫度是分子平均動能的標志重點2知道分子勢能跟物體的體積有關(guān)，理解分子勢能隨分子間間隔 變化而變化的定性規(guī)律難點3理解內(nèi)能的概念，理解物體的內(nèi)能與哪些宏觀量有關(guān)，知道改變內(nèi)能的兩種方式難點溫 度 與 分 子 平 均 動 能1分子動能：分子由于做熱運動所具有的動能2平均動能：大量分子動能的平均值3溫度與平均動能的關(guān)系1溫度升高，分子的平均動能增大；溫度降低，分子的平均動能減小2分子熱運動的平均動能與物體的熱力學溫度成正比3溫度的微觀本質(zhì)：溫度是物體內(nèi)分子熱運動平均動能的標志1溫度是分子平均動能的標志2溫度升高時，物體的

2、每個分子的動能都將增大×3分子的平均動能的大小與物質(zhì)的種類有關(guān)×為什么研究分子動能時主要關(guān)心平均動能？【提示】分子動能是指單個分子熱運動的動能，但分子是無規(guī)那么運動的，因此各個分子的動能以及一個分子在不同時刻的動能也不盡一樣，所以研究單個分子的動能沒有意義，我們主要關(guān)心的是大量分子的平均動能討論1：做熱運動的分子具有動能，各個分子的動能一樣嗎？【提示】不一樣因為物體中分子熱運動的速率大小不一，各個分子的動能有大有小，所以不一樣討論2：物體分子運動的總動能為所有分子熱運動動能的總和，試從微觀和宏觀兩個角度分析分子的總動能與哪些因素有關(guān)【提示】微觀上：與分子的平均動能和分子數(shù)有

3、關(guān)宏觀上：由于溫度是分子平均動能的標志，所以與物體的溫度和物質(zhì)的量有關(guān)1溫度的微觀含義溫度是分子平均動能的標志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同時刻同一分子的速率一般也不一樣，故單個分子的動能無意義溫度是物體內(nèi)大量分子熱運動的集體表現(xiàn)只要溫度一樣，分子的平均動能就一樣，但分子平均速率不一定一樣2分子熱運動的平均動能1分子的平均動能永遠不可能為零，因為分子無規(guī)那么運動是永不停息的2平均動能與平均速率的關(guān)系可簡單地理解為：Ekmv2，m為該物質(zhì)分子的質(zhì)量通常提到的分子速率一般是指分子的平均速率，單個分子的速率無意義3分子的動能與宏觀物體的運動無關(guān)，也就是分子熱運動的平均動能與宏觀物體運動的動

4、能無關(guān)3溫度與分子動能、分子平均動能的關(guān)系在宏觀上溫度是表示物體冷熱程度的物理量在微觀上溫度是物體中分子熱運動的平均動能的標志在一樣溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動能都一樣，溫度升高，分子平均動能增加；溫度降低，分子平均動能減少在同一溫度下，雖然不同物質(zhì)分子的平均動能都一樣，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定一樣，所以分子熱運動的平均速率不一定一樣1當氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都一樣時，以下說法中正確的選項是A兩種氣體分子的平均動能相等B氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率C氫氣分子的平均動能大于氧氣分子的平均動能D兩種氣體分子熱運動的總動能不相等E兩種氣體分子熱運動的平均速率相等【解析】溫度一樣，兩

5、種氣體分子的平均動能相等，A對，C錯；因兩種氣體分子的質(zhì)量不同，平均動能又相等，所以分子質(zhì)量大的氧氣分子平均速率小，故B對，E錯；由于兩種氣體的摩爾質(zhì)量不同，物質(zhì)的量不同質(zhì)量一樣，分子數(shù)目就不等，故總動能不相等，選項D對【答案】ABD2關(guān)于物體的溫度與分子動能的關(guān)系，正確的說法是 【導學號：30110011】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，某個分子的動能可能減小C物體溫度升高時，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D物體的運動速度越大，那么物體的溫度越高E物體的溫度與物體的速度無關(guān)【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

6、不停息地運動，從微觀上講，分子運動快慢是有差異的，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)律的根底上的，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，說明分子運動劇烈，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，這并不表示物體內(nèi)部分子的熱運動加劇，那么物體的溫度不一定高，所以BCE正確【答案】BCE關(guān)于溫度的兩個本卷須知1因為溫度是分子平均動能的唯一標志，所以會誤認為0 的物體中分子的平均動能也為零，要正確理解0 的意義2溫度是物體分子平均動能的標志，而不是物體分子動能的標志分 子 勢 能1定義：由于分子間存在分子力，分

7、子具有的由分子間的相對位置決定的勢能2分子勢能的決定因素1宏觀上：與物體的體積有關(guān)2微觀上：與分子間的間隔 有關(guān)假設(shè)rr0，當r增大時，分子勢能增加假設(shè)rr0，當r減小時，分子勢能增加假設(shè)rr0，分子勢能最小1分子勢能與體積有關(guān)2當rr0時，分子勢能最小為0.×3分子勢能與重力勢能類似可以取負值物體的體積增大時，其分子勢能一定增大嗎？【提示】不一定當分子間間隔 r>r0時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，物體的體積增大，分子間間隔 增大，分子力做負功，分子勢能增大；當r<r0時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，物體的體積增大，分子間間隔 增大，分子力做正功，分子勢能減小討論1：分子勢能最

8、小的位置在哪兒？最小等于零嗎？【提示】當分子位于平衡位置時，分子勢能最??；由于分子勢能有相對性，所以分子勢能最小時不一定等于零討論2：分子勢能的正負能表示分子勢能的大小嗎？【提示】能正的分子勢能總比負的分子勢能大影響分子勢能大小的因素如圖1­3­1所示，隨著分子間間隔 的變化，分子力做功，分子勢能發(fā)生變化，分子勢能的變化微觀上決定于分子間的間隔 ，宏觀上與物體的體積有關(guān)圖1­3­1分子間間隔 rr0r>r0r<r0分子力等于零表現(xiàn)為引力表現(xiàn)為斥力分子力做功分子間距增大時，分子力做負功分子間距減小時，分子力做負功分子勢能最小隨分子間距的增大而增

9、大隨分子間距的減小而增大3設(shè)rr0時分子間的作用力為零，那么一個分子從遠處以某一動能向另一個固定的分子靠近的過程中，以下說法中正確的選項是Arr0時，分子力做正功，動能不斷增大，勢能減小Brr0時，動能最大，勢能最小Crr0時，分子力做負功，動能減小，勢能增大Dr>r0時，分子勢能是負的Er<r0時，分子勢能是正的【解析】當兩個分子從遠處開場靠近的過程中，rr0時兩者之間是引力，引力對分子做正功，分子勢能減小，由動能定理可知，分子動能增大，故A項正確當rr0時兩者之間是斥力，對分子做負功，分子勢能增大，由動能定理可知，分子動能減小，故C項正確由上兩種情況分析可知，當rr0時，分子的

10、動能最大，分子勢能最小，B項正確因沒有說明分子零勢能的位置，故D、E中的分子勢能正、負不好確定，D、E錯誤【答案】ABC4如圖1­3­2為兩分子系統(tǒng)的勢能EP與兩分子間間隔 r的關(guān)系曲線，以下說法正確的選項是 【導學號：30110012】圖1­3­2A當r>r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B當r<r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C當rr2時，分子間的作用力為零D在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負功E當r<r1時，隨著r的減小，分子勢能增大，分子間互相作用的引力和斥力也增大【解析】當rr2時，分子力為零，分子勢能最小，那么當r

11、大于r2時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故A錯誤，C正確；當r<r1<r2時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，故B正確；Ep在r由r1變到r2的過程中，分子力是斥力，那么分子力做正功，故D錯誤；當r<r1時，隨著r的減小，分子勢能增大，分子間互相作用的引力和斥力也增大，E正確【答案】BCE分子勢能圖象問題的兩點提醒1分子勢能圖象的最低點最小值對應的間隔 是分子平衡間隔 r0，而分子力圖象的最低點引力最大值對應的間隔 大于r0；2分子勢能圖象與r軸交點表示的間隔 小于r0，分子力圖象與r軸交點表示平衡間隔 r0.物 體 的 內(nèi) 能1定義物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和2普遍性

12、物體中的分子永不停息地做無規(guī)那么運動，分子間有互相作用力，所以任何物體都具有內(nèi)能3相關(guān)因素1物體含有的分子數(shù)目與物體的質(zhì)量有關(guān)2分子熱運動的平均動能與溫度有關(guān)3分子勢能與體積有關(guān)所以，物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、溫度和體積有關(guān)4改變內(nèi)能的方式：做功和熱傳遞1通過做功改變物體的內(nèi)能時，內(nèi)能的變化量可用做功的多少來量度2通過熱傳遞而改變物體內(nèi)能時，內(nèi)能的變化量由熱量來量度熱量和內(nèi)能變化的過程相聯(lián)絡(luò)，熱量是過程量1任何物體都具有內(nèi)能2物體內(nèi)能只與溫度有關(guān)×3做功和熱傳遞改變內(nèi)能時，本質(zhì)是一樣的×溫度升高，物體的內(nèi)能一定增大嗎？【提示】不一定溫度升高，物體內(nèi)分子的平均動能增大而分子勢能

13、與分子之間的間隔 有關(guān)，分子勢能如何變化不確定，而物體的內(nèi)能等于分子動能和分子勢能之和，故溫度升高，物體的內(nèi)能不一定增大討論：做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的本質(zhì)是否一樣？【提示】本質(zhì)不同做功改變物體的內(nèi)能是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞改變物體的內(nèi)能是物體之間能量的轉(zhuǎn)移1內(nèi)能的決定因素1宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體的質(zhì)量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態(tài)變化的影響2微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間的間隔 三個因素決定2內(nèi)能與機械能的比較能量名稱內(nèi)能機械能對應的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動能量常見的形

14、式分子動能、分子勢能物體的動能、重力勢能或彈性勢能能量存在的原因由物體內(nèi)大量分子的無規(guī)那么熱運動和分子間相對位置決定由物體做機械運動、與地球相對位置或物體形變決定影響因素物體的質(zhì)量、物體的溫度和體積物體做機械運動的速度、離地高度或相對于零勢能面的高度或彈性形變是否為零永遠不能等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化3.物態(tài)變化對內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變?yōu)樗魵猓瑴囟炔蛔兇诉^程中分子的平均動能不變，由于分子間的間隔 變化，分子勢能變化，所以物體的內(nèi)能變化5有關(guān)分子的熱運動和內(nèi)能，以下說法正確的選項是A一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，分子的平均動能不變B物體的溫度越高，分子熱運動越劇烈C物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運動動能和分子勢能的總和D布朗運動是由懸浮在液體中的微粒之間的互相碰撞引起的E外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加【解析】溫度是分子平均動能的標志，所以溫度不變，分子的平均動能不變，A正確；物體的溫度越高，分子熱運動越劇烈，B正確；物體的內(nèi)能就是物體內(nèi)部所有分子的動能和分子勢能的總和，C正確；布朗運動是由液體分子的無規(guī)那么運動引起的，D錯誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，外界對物體做功，物體的