1.3 温度与内能 同步课件 (1)

课件32张PPT。第3节　温度与内能1．应用：能用物体的内能与温度和体积的关系分析物理
现象、解决具体问题
2．理解：①分子动能与温度的关系和分子势能与体积的
关系
②改变物体内能的方法及等效性
3．认识：①分子动能、分子势能的概念
②物体内能的概念
(1)定义：分子_____________叫做分子动能，____________
_________叫做分子热运动的平均动能．
(2)影响因素：_____是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能_____．
(3)微观意义：温度是_________平均动能的标志，不反映
________的特性，温度高的物体内部也存在着动能很小的分子；不同种类物质的物体，如果温度相同，分子的________就相同，但它们的平均速率不同，因为_________不同．?温度与分子平均动能热运动的动能大量分子动能的平均值越大大量分子单个分子平均动能分子质量温度
(1)定义：由于分子间存在着分子力，分子也具有由它们的相对位置决定的势能，这种势能叫做分子势能．
(2)决定因素：从微观上看，决定分子势能的因素是______
__；从宏观上看，决定分子势能的因素是物体的_____．
(3)分子势能随分子间距的变化特点
当分子间的距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而
_____，当r时，分子势能_____．
(4)分子力做功与分子势能变化的关系
分子力做正功，分子势能_____；分子力做负功；分子势
能_____ ．?分子势能分子距离增大最小减小增大体积增大
(1)定义：物体中所有分子热运动的动能与________的总和．
(2)决定因素：物体所含的分子总数由_________决定．分子的热运动平均动能由_____决定，分子势能与物体的_____有关，故物体的内能由_________、 _____、 _____共同决定，同时受物态变化的影响．
(3)改变物体内能的两种方法是_____和_______．它们在改变物体的内能上是等效的．
① _____是其他能与内能之间的转化．
②_______是内能在不同物体间的转移．?物体的内能分子势能物质的量温度体积物质的量温度体积做功热传递做功热传递
(1)物体由大量分子组成，每个分子都做无规则热运动，都有动能且时刻发生变化．
(2)热现象是大量分子无规则热运动的统计结果，研究个别分子动能，没有实际意义．
(1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加．一、温度的微观解释
?单个分子的动能?分子的平均动能(2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，任何分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同．
特别提醒　(1)温度是分子平均动能的标志，温度只与分子的平均动能相对应，与分子的平均速率无关．
(2)温度高的物体，分子平均动能一定大，而平均速率不一定大．
由于分子与分子之间的相互作用(分子力)并且由其相对位置决定的能，叫分子势能．分子势能与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．
(1)当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大．
(2)当分子间的距离r分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能随弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的基础上无论拉伸，还是压缩，势能都会增加．
(1)物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．
(2)任何物体都具有内能，因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的．
(3)决定物体内能的因素：从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．三、对物体内能的理解
?内能概念及决定因素?内能与机械能的区别和联系特别提醒　(1)分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某种力对应又由相对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化．
(2)物体的内能与机械能的区别与联系：内能属于微观量、机械能属于宏观量，它们的大小无必然的联系，在一定条件下，内能、机械能可以相互转化．
做功改变物体的内能体现了其他形式的能和内能之间的转化．功是能量转化的量度．在无热交换时，外界对物体做了多少功(指改变物体内能的这部分功，不包括改变物体机械能的那部分功)，物体的内能就增加多少，反之，物体对外界做了多少功，物体的内能就减少多少．
热传递的过程就是物体间或同一物体的不同部分间的能量转移过程．热传递的方向是热量从高温物体传给低温物体，但高温物体的内能不一定比低温物体的内能多．在物体做功为零时，放出多少热，物体的内能就减少多少；吸收多少热，物体的内能就增加多少．四、改变物体内能的两种方式
?做功?热传递特别提醒　不同的能量形式与不同的物质运动形式相对应，例如机械能与物体的机械运动相对应，电磁能与电磁运动相对应，物体的内能与分子运动相对应，要实现两种形式的能量的相互转化，必须对应某种力做功方可进行，例如重力做功可以实现重力势能与动能的转化，摩擦力做功可以实现机械能与内能的转化，电能只有通过电流做功才可以转化为内能等等．做功改变物体的内能就是其他形式的能转化为物体的内能的过程．?做功和热传递在改变物体内能上是等效的． 下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是 (　　)．
A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分
子数目增多
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高【例1】分子动能与温度的关系解析　某种气体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动．从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大．物体的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，所以物体的温度不一定高．
答案　C
借题发挥　①虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 ℃)时物体中分子的平均动能却不为零．②物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念． 当物体的温度升高时，下列说法中正确的是(　　)．
A．每个分子的温度都升高
B．每个分子的热运动都加剧
C．每个分子的动能都增大
D．物体分子的平均动能增大
解析　温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义．物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故正确答案选D.
答案　D【变式1】 甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是 (　　)．
A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小
C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大
解析　从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道，当分子间距离大于r0时，分子间表现为引力；当分子间距离小于r0时，分子间表现为斥力；当分子间距离大于10r0【例2】分子势能与分子力做功时，分子间的作用力十分小，可以忽略．所以，当乙从较远处向甲靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，而由分子力做功与分子势能变化的关系知道，分子力做正功，分子势能减小；后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做负功，分子势能增加，因此在乙逐渐向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大．
答案　D
借题发挥　(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．分子力做功的值等于分子势能的变化量．
(2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功情况． 关于分子势能，下列说法中正确的是(设两分子相距无穷远时分子势能为零) (　　)．
A．体积增大，分子势能增大，体积缩小，分子势能减小
B．当分子间距离r＝r0时，分子间合力为零，所以分子势
能为零
C．当分子间作用力为引力时，体积越大，分子势能越大
D．当分子间作用力为斥力时，体积越大，分子势能越大
解析　设想两个分子相距无穷远(r＞10－9 m)时分子间势能为零，当两个分子越来越近时，分子间引力做正功，分子势能减小，当r＝r0时，分子势能减小到最小为负值，故B错误；分子力为引力时，体积越大，分子间距越大，分子间引力做负功，分子势能增大，故C正确；分子力为斥力时，体积越
大，分子间距越大，分子间斥力做正功，分子势能减小，故A、D错误．
答案　C【变式2】 关于物体的内能，下列说法中正确的是 (　　)．
A．水分子的内能比冰分子的内能大
B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大
C．一定质量的0 ℃的水结成的0 ℃的冰，内能一定减少
D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于
静止物体的内能
解析　因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小．
答案　C【例3】物体的内能及内能的变化借题发挥　分析物体内能变化的基本方法有两种：
(1)根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三看体积．
(2)从能量的观点分析，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越． 下列关于物体内能的说法中，正确的有 (　　)．
A．0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大
B．物体运动的速度越大，则内能越大
C．水分子的速率一定比冰分子的速率大
D．100 g 0 ℃的冰比100 g 0 ℃的水的内能小
解析　内能与分子个数有关，因不知道0 ℃的水与0 ℃的冰哪一个质量大，所以无法比较其内能，A错．物体整体运动的动能属于机械能，与内能无关，B错．水的温度比冰的温度高时，只是水分子的平均速率大，而不是每一个水分子的速率都大于各个冰的分子的速率，C错．冰熔化成水要吸收热量，内能增加，所以D正确．
答案　D【变式3】下列有关“温度”的概念的说法中正确的是 (　　)．
A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B．温度是分子平均动能的标志
C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高
D．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
解析　温度是分子平均动能大小的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映．故A、D错而B对．温度不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，冰熔化为同温度的水就是一个例证，故C错．
答案　B分子动能与温度的关系1．当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是
(　　)．
A．两种气体分子的平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
解析　因温度是气体分子平均动能的标志，所以A选项正确．因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且m(H2)＜m(O2)，平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故D选项错而B选项正确．虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不等，故气体分子总动能不相等，因此C选项错．
答案　AB2．下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 (　　)．
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分
子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分
子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分
子间距离的减小而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分
子间距离的减小而减小分子势能与分子力做功3．解析　当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B不正确；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以C正确、D不正确．
答案　C
设r＝r0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是
(　　)．
A．r>r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小
B．r＝r0时，动能最大，势能最小
C．rD．以上均不对
解析　本题考查分子势能改变与分子力做功的特点．一个分子从远处向另一个分子靠近，它们间分子力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r＝r0时，势能最小，动能最大．
答案　ABC4．以下说法正确的是 (　　)．
A．温度相等的两块铁(固体)，其内能一定相等
B．温度不等的两物体，其内能一定不等
C．两物体的内能相等，其分子平均动能一定相等
D．两块相同物质组成的物体(固体)，质量相等，温度相
同，体积相同，内能一样大
解析　温度相等的两块铁，因为不知道其质量是否相等，那么其内能不一定相等，所以A错；而对于温度不等的两物体，分子平均动能不一样大，但由于分子势能、质量等因素，就有可能使内能一样大，因此B错；同样的道理C也是错误的．物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，正确的选项只有D.
答案　D物体的内能及内能的变化5．下列说法正确的是 (　　)．
A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由物体的温度和体积共同决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
解析　内能是指物体的内能，单个分子无内能可言，选项A是错误的；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B是错误的；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的．
答案　D6．