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(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解分子的動(dòng)能、平均動(dòng)能，認(rèn)識(shí)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志重點(diǎn)2知道分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)，理解分子勢(shì)能隨分子間間隔 變化而變化的定性規(guī)律難點(diǎn)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(diǎn)溫 度 與 分 子 平 均 動(dòng) 能1分子動(dòng)能：分子由于做熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能2平均動(dòng)能：大量分子動(dòng)能的平均值3溫度與平均動(dòng)能的關(guān)系1溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小2分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與物體的熱力學(xué)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(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志1溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志2溫度升高時(shí)，物體的

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

3、關(guān)宏觀上：由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)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(dòng)能的標(biāo)志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同時(shí)刻同一分子的速率一般也不一樣，故單個(gè)分子的動(dòng)能無(wú)意義溫度是物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)只要溫度一樣，分子的平均動(dòng)能就一樣，但分子平均速率不一定一樣2分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能1分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不可能為零，因?yàn)榉肿訜o(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)是永不停息的2平均動(dòng)能與平均速率的關(guān)系可簡(jiǎn)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(gè)分子的速率無(wú)意義3分子的動(dòng)能與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，也就是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與宏觀物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)

4、能無(wú)關(guān)3溫度與分子動(dòng)能、分子平均動(dòng)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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志在一樣溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都一樣，溫度升高，分子平均動(dòng)能增加；溫度降低，分子平均動(dòng)能減少在同一溫度下，雖然不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)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(yùn)動(dòng)的平均速率不一定一樣1當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都一樣時(shí)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A兩種氣體分子的平均動(dòng)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(dòng)能大于氧氣分子的平均動(dòng)能D兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能不相等E兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率相等【解析】溫度一樣，兩

5、種氣體分子的平均動(dòng)能相等，A對(duì)，C錯(cuò)；因兩種氣體分子的質(zhì)量不同，平均動(dòng)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(duì)，E錯(cuò)；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(dòng)能不相等，選項(xiàng)D對(duì)【答案】ABD2關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，正確的說(shuō)法是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110011】A某種物體的溫度是0 ，說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零B物體溫度升高時(shí)，某個(gè)分子的動(dòng)能可能減小C物體溫度升高時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(wú)關(guān)【解析】某種物體溫度是0 ，物體中分子的平均動(dòng)能并不為零，因?yàn)榉肿釉谟?/p>

6、不停息地運(yùn)動(dòng)，從微觀上講，分子運(yùn)動(dòng)快慢是有差異的，各個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)法跟蹤測(cè)量，而溫度的概念是建立在統(tǒng)計(jì)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(jì)規(guī)律分布，當(dāng)溫度升高時(shí)，說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)劇烈，平均動(dòng)能增大，但并不是所有分子的動(dòng)能都增大；物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，說(shuō)明物體的動(dòng)能越大，這并不表示物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)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(gè)本卷須知1因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能的唯一標(biāo)志，所以會(huì)誤認(rèn)為0 的物體中分子的平均動(dòng)能也為零，要正確理解0 的意義2溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而不是物體分子動(dòng)能的標(biāo)志分 子 勢(shì) 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(duì)位置決定的勢(shì)能2分子勢(shì)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(dāng)r增大時(shí)，分子勢(shì)能增加假設(shè)rr0，當(dāng)r減小時(shí)，分子勢(shì)能增加假設(shè)rr0，分子勢(shì)能最小1分子勢(shì)能與體積有關(guān)2當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小為0.×3分子勢(shì)能與重力勢(shì)能類(lèi)似可以取負(fù)值物體的體積增大時(shí)，其分子勢(shì)能一定增大嗎？【提示】不一定當(dāng)分子間間隔 r>r0時(shí)，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(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)r<r0時(shí)，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(shì)能減小討論1：分子勢(shì)能最

8、小的位置在哪兒？最小等于零嗎？【提示】當(dāng)分子位于平衡位置時(shí)，分子勢(shì)能最小；由于分子勢(shì)能有相對(duì)性，所以分子勢(shì)能最小時(shí)不一定等于零討論2：分子勢(shì)能的正負(fù)能表示分子勢(shì)能的大小嗎？【提示】能正的分子勢(shì)能總比負(fù)的分子勢(shì)能大影響分子勢(shì)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(shì)能發(fā)生變化，分子勢(shì)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(shí)，分子力做負(fù)功分子間距減小時(shí)，分子力做負(fù)功分子勢(shì)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(shí)分子間的作用力為零，那么一個(gè)分子從遠(yuǎn)處以某一動(dòng)能向另一個(gè)固定的分子靠近的過(guò)程中，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是Arr0時(shí)，分子力做正功，動(dòng)能不斷增大，勢(shì)能減小Brr0時(shí)，動(dòng)能最大，勢(shì)能最小Crr0時(shí)，分子力做負(fù)功，動(dòng)能減小，勢(shì)能增大Dr>r0時(shí)，分子勢(shì)能是負(fù)的Er<r0時(shí)，分子勢(shì)能是正的【解析】當(dāng)兩個(gè)分子從遠(yuǎn)處開(kāi)場(chǎng)靠近的過(guò)程中，rr0時(shí)兩者之間是引力，引力對(duì)分子做正功，分子勢(shì)能減小，由動(dòng)能定理可知，分子動(dòng)能增大，故A項(xiàng)正確當(dāng)rr0時(shí)兩者之間是斥力，對(duì)分子做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，由動(dòng)能定理可知，分子動(dòng)能減小，故C項(xiàng)正確由上兩種情況分析可知，當(dāng)rr0時(shí)，分子的

10、動(dòng)能最大，分子勢(shì)能最小，B項(xiàng)正確因沒(méi)有說(shuō)明分子零勢(shì)能的位置，故D、E中的分子勢(shì)能正、負(fù)不好確定，D、E錯(cuò)誤【答案】ABC4如圖1­3­2為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能EP與兩分子間間隔 r的關(guān)系曲線，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30110012】圖1­3­2A當(dāng)r>r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B當(dāng)r<r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C當(dāng)rr2時(shí)，分子間的作用力為零D在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子間的作用力做負(fù)功E當(dāng)r<r1時(shí)，隨著r的減小，分子勢(shì)能增大，分子間互相作用的引力和斥力也增大【解析】當(dāng)rr2時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小，那么當(dāng)r

11、大于r2時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)r<r1<r2時(shí)，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(guò)程中，分子力是斥力，那么分子力做正功，故D錯(cuò)誤；當(dāng)r<r1時(shí)，隨著r的減小，分子勢(shì)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(shì)能圖象問(wèn)題的兩點(diǎn)提醒1分子勢(shì)能圖象的最低點(diǎn)最小值對(duì)應(yīng)的間隔 是分子平衡間隔 r0，而分子力圖象的最低點(diǎn)引力最大值對(duì)應(yīng)的間隔 大于r0；2分子勢(shì)能圖象與r軸交點(diǎn)表示的間隔 小于r0，分子力圖象與r軸交點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和2普遍性

12、物體中的分子永不停息地做無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)3分子勢(shì)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(guò)做功改變物體的內(nèi)能時(shí)，內(nèi)能的變化量可用做功的多少來(lái)量度2通過(guò)熱傳遞而改變物體內(nèi)能時(shí)，內(nèi)能的變化量由熱量來(lái)量度熱量和內(nèi)能變化的過(guò)程相聯(lián)絡(luò)，熱量是過(guò)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(shí)，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(dòng)能增大而分子勢(shì)能

13、與分子之間的間隔 有關(guān)，分子勢(shì)能如何變化不確定，而物體的內(nèi)能等于分子動(dòng)能和分子勢(shì)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(gè)因素決定，同時(shí)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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的間隔 三個(gè)因素決定2內(nèi)能與機(jī)械能的比較能量名稱(chēng)內(nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見(jiàn)的形

14、式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能能量存在的原因由物體內(nèi)大量分子的無(wú)規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)、與地球相對(duì)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(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度或相對(duì)于零勢(shì)能面的高度或彈性形變是否為零永遠(yuǎn)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(duì)內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如冰的熔化、水在沸騰時(shí)變?yōu)樗魵?，溫度不變此過(guò)程中分子的平均動(dòng)能不變，由于分子間的間隔 變化，分子勢(shì)能變化，所以物體的內(nèi)能變化5有關(guān)分子的熱運(yùn)動(dòng)和內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變B物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈C物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和D布朗運(yùn)動(dòng)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(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，A正確；物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)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(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，C正確；布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)引起的，D錯(cuò)誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，外界對(duì)物體做功，物體的