1.3 温度与内能 同步课件 (2)

课件51张PPT。第3节 温度与内能1．知道温度是物体内分子平均动能的标志.
2．理解分子力做功引起分子势能的变化，知道分子势能随分子间距离的变化关系.
3．理解内能的概念，知道影响内能的因素和改变内能的两种方式. 重点：1．理解分子势能随分子间距离的变化关系.
2．影响内能的因素和改变内能的两种方式.
难点：1.物体内能的理解.
2.理解内能和机械能的区别.一、温度与分子平均动能
1.分子动能:分子由于做_______所具有的动能.
2.平均动能:大量分子动能的_______.
3.温度与平均动能的关系
(1)温度升高,分子的平均动能_____;温度降低，分子的平均动
能_____.
(2)分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成_____.
(3)温度的微观本质:温度是物体内分子热运动_________的标志.热运动平均值增大减小正比平均动能【判一判】
(1)分子的平均动能的大小与物质的种类有关. ( )
(2)温度是分子平均动能的标志. ( )
(3)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大. ( )
提示：(1)分子的平均动能的大小只由温度决定，与物质的种类无关，(1)错误.
(2)分子平均动能的大小只与温度有关，温度是分子平均动能大小的标志，(2)正确.
(3)温度升高时，动能增大的分子增多，个别分子的动能可能减小，(3)错误.二、分子势能
1.定义：分子具有的由分子间的_________决定的势能.
2.分子势能的决定因素
(1)宏观上：与物体的_____有关.
(2)微观上:与分子间的_____有关.
①若r＞r0,当r增大时,分子势能_____.
②若r＜r0,当r减小时,分子势能_____.
③若r=r0,分子势能_____.相对位置体积距离增加增加最小【想一想】分子势能同以前学过的哪种能量具有相似的特点?
提示：分子势能同以前学过的重力势能、电势能具有相似的特点，是由分子间或物体间、电荷间存在相互作用，又由其相对位置决定的能量. 三、物体的内能
1.定义:物体中所有分子热运动的动能和_________的总和.
2.普遍性：物体中的分子永不停息地做___________，分子间有
___________，所以，任何物体都具有_____.
3.相关因素
(1)物体含有的分子数目与物体的_____有关.
(2)分子热运动的平均动能与_____有关.
(3)分子势能与_____有关.
因此，物体的内能与物体的_____、_____和_____有关.分子势能无规则运动相互作用力内能质量温度体积质量温度体积4.改变内能的方式：_____和________.
(1)做功改变物体内能时，可以使_________的能与内能发生
转化，内能的变化量可用___________来量度.
(2)热传递改变物体内能时，内能的变化量由_____来量度,热
量和内能变化的过程相联系，热量是_______.
【想一想】温度升高，物体的内能一定增大吗？
提示：不一定.温度越高，物体内分子的平均动能越大.而分子
势能与分子之间的距离有关，分子势能不一定增大，而物体的
内能等于分子动能和分子势能之和，故温度升高，物体的内能
不一定增大.做功热传递其他形式做功的多少热量过程量 对温度的微观本质的理解
【探究导引】
温度的物理含义在宏观上表示物体的冷热程度，微观上温度是分子平均动能的标志，思考以下问题：
(1)温度相同的物体，其分子的平均速率相等吗？
(2)温度升高，是不是每个分子的动能都增大？【要点整合】
1.温度是物体分子平均动能大小的标志.从分子动理论来看，温
度是物体分子热运动平均动能的标志，它表示了分子做无规则
运动的剧烈程度．温度越高，分子的平均动能就越大；不同物
质在同一温度下，分子的平均动能一定相等．但即使温度相
同，由于不同物质的分子质量不尽相同，所以，相等温度下，
分子运动的平均速率也不尽相同．如20 ℃的水银和水，两者的
分子平均动能相同，但平均速率不同，由Ek= mv2不难判断出水
分子的平均速率大.2.温度是一个“统计”概念.大量分子在不停地做无规则运动，各个分子的运动速率不同，动能也不尽相同，由于每个分子热运动的速率在不同时刻也要变化，所以，即使同一个分子在不同的时刻，其动能也不相同．研究宏观热现象时，有实际意义的不是某一个分子的动能，而是大量分子的平均动能． 【特别提醒】(1)温度是分子平均动能的标志，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对，与单个分子的动能没有关系.
(2)温度高的物体，分子的平均动能不一定大，还与分子的质量有关.
(3)温度与物体的宏观运动速度无关.【典例1】关于分子动能,正确的说法是( )
A.某种物体的温度是0 ℃说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度升高时,所有分子的动能都增大
C.同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大
D.物体的运动速度越大,则物体的分子动能也越大
【思路点拨】解答本题时应把握以下三点：【规范解答】选C.某种物体的温度是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，说明分子运动激烈，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，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，则物体的温度不一定高，所以选C.【总结提升】热学现象中统计规律的应用技巧
物体是由大量分子组成的，大量分子的行为遵循统计规律，在统计规律中单个分子的运动情况有偶然性，无法确定，一旦牵扯到单个分子就不服从统计规律，是无规则的，理论上单个分子有怎样的运动情况是不确定的，因此研究某个分子的运动也是毫无意义的.【变式训练】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】选A、B.温度相同，两种气体分子的平均动能相等，A正确；因两种气体分子的质量不同，平均动能又相等.所以，分子质量大的(氧气)分子平均速率小，故B正确，D错；由于两种气体的摩尔质量不同，物质的量不同(质量相同)，分子数目就不相等，氢气分子数大于氧气分子数，分子平均动能相等.所以，氢气分子热运动的总动能较大，C错.故选A、B. 分子势能与分子间距离及分子力做功的关系
【探究导引】
分子势能是由分子间的距离变化引起的，分子力做功与分子势能变化关系跟重力做功与重力势能变化关系相同，思考以下问题：
(1)分子间距离增大时，分子势能一定增大吗？
(2)分子间距离r=r0时，分子势能一定为零吗？【要点整合】
分子势能的大小与分子间的距离有关,宏观上与物体的体积有关.分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做功有关.
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【特别提醒】(1)分子力做功是分子势能变化的量度.
(2)物体体积改变，分子势能必定发生改变.大多数物质是体积越大，分子势能越大；也有少数反常物质(如冰、铸铁)体积越大，分子势能反而越小.
(3)当r=r0时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小和分子势能为零不是一回事.【典例2】如图为两分子系统的势
能Ep与两分子间距离r的关系曲线.
下列说法正确的是( )
A.当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B.当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C.当r等于r2时，分子间的作用力为零
D.在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】选B、C.分子间距离等于r0时分子势能最小，即r0=r2.当r小于r1时，分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时，分子力表现为斥力；当r等于r2时，分子间的作用力为零；当r大于r2时分子力表现为引力，所以A错，B、C正确.在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误.【总结提升】分子势能图象问题的解题技巧
首先要明确分子势能、分子力与分子距离图象中拐点意义的不同，分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图象的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0；分子势能图象与r轴交点表示的距离小于r0，分子力图象与r轴交点表示平衡距离r0，其次要把图象上的信息转化为分子间距离再求解其他问题.【变式训练】(2012·大庆高二检测)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子在分子力作用下沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图曲线所示.图中分子势能最小值为-E0.若两分子所具有的总能量为零，则下列说法正确的是( )A.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大
B.乙分子在P点(x=x2)时，其动能为E0
C.乙分子在Q点(x=x1)时，处于平衡状态
D.乙分子的运动范围为x≥x1【解析】选B、D.分子处于r0位置时所受分子合力为零，加速度为零，此时分子势能最小，分子的动能最大，总能量保持不变，由题图可知x2位置即是r0位置，此时加速度为零，A错.x=x2位置，势能为-E0，则动能为E0，B对.在Q点，Ep=0,但分子力不为零，分子并非处于平衡状态，C错.在乙分子沿x轴向甲分子靠近的过程中，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，即分子的速度先增大后减小，到Q点分子的速度刚好减为零，此时由于分子斥力作用，乙分子再远离甲分子返回，即乙分子运动的范围为x≥x1,D对.【变式备选】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固定分子靠近的过程中，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，势能不断减小
B.r=r0时，动能最大，势能最小
C.rD.以上说法均不正确【解析】选A、B、C.当r>r0时，分子力表现为引力，当分子靠近时，分子力做正功，分子势能减小、分子动能增大，A正确；当r=r0时，分子力为零，分子动能最大，分子势能最小，B正确；当r【探究导引】
如图所示实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当快速向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高达到乙醚燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来.思考以下问题：(1)这个实验说明了什么问题？
(2)内能的决定因素有哪些？
(3)改变内能的方式有哪些？【要点整合】
1.内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义.
2.物体内能的决定因素
(1)从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定.
(2)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.3.改变内能的两种方式及其区别有力参与存在温度差内能的转移内能与其他形式的
能转化功热量摩擦、压缩等不同温度的物体接触4.内能与机械能的区别和联系热运动机械运动物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度（或相对于零势能面的高度或弹性形变）永远不能等于零一定条件下可以等于零在一定条件下可以相互转化【特别提醒】(1)物体的内能跟物体的机械运动状态无关.
(2)研究热现象时,一般不考虑机械能,但在机械运动中有摩擦时，存在内能与机械能的相互转化,这时要考虑机械能.【典例3】(2012·南京高二检测)下列关于内能的说法中，正确的是( )
A.不同的物体，若温度相等，则内能也相等
B.物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C.对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能
D.冰熔化成水，温度不变，则内能也不变【思路点拨】解答本题应把握以下三点：【规范解答】选C.不同的物体，温度相同，只是分子的平均动能相同，但物质的量和分子势能两个因素不确定，故内能不一定相等，A错；物体的速度是宏观量，物体的速度增大，分子热运动的动能不一定增大，内能不一定增大，B错；改变物体内能的方式有两种即做功和热传递，对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能，C对；冰熔化成水，温度不变，分子的平均动能不变，体积变小，分子间距变小，分子势能增加，故内能增加，D错.【总结提升】物体内能变化与状态参量的关系
物体的内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和．在其概念中有三个关键词：所有、分子动能、分子势能．由于温度越高，分子平均动能越大，所以，物体的内能与温度有关；由于分子势能与分子间距有关，所以，物体的内能与体积有关；由于内能应包含所有分子的动能、势能，所以，内能还与分子数目有关，即与物体的物质的量有关．【变式训练】若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，
则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系
是( )
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能不变
B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
C．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大
D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少【解析】选C.保持其体积不变，分子间距离不变，分子势能不变，温度升高，分子平均动能增大，内能增大，A、B错；如果保持其温度不变，分子热运动的平均动能不变，体积增大，分子之间的作用力表现为引力，分子势能增大，内能增大，C对，D错．【温馨提示】内能和机械能的关系是本节内容的一个难点，学习过程中应注意它们的区别和联系.
【典例】关于内能和机械能，下列说法中正确的是( )
A.物体的机械能越大，物体的内能也越大
B.物体的内能发生变化时，其机械能可能不变
C.在任何情况下，一切物体都具有内能，但机械能可能为零
D.在相同温度下，摩尔数不同的不同物体，其分子平均动能相同【思路点拨】求解此题应把握以下两点:【规范解答】下面通过以下表格，对各选项逐一透析：机械能是跟机械运动相联系的能，内能是跟分子热运动相联系的能，机械能与内能是两种不同形式的能，它们之间没有直接联系，物体的机械能大，其内能不一定大 ×物体的内能发生变化时，物体的温度、体积可能发生变化，它与物体宏观运动无关，物体的机械能可能不变 √物体的机械能可以为零，物体的内能总是存在的，因此一切物体都具有内能，但不一定具有机械能√根据温度的微观含义，温度相同的两个物体分子平均动能相同 √答案：B、C、D内能与热量的区别与联系【案例展示】对于热量、功、内能三个物理量，下列说法正确的是( )
A.热量、功、内能三者的物理意义等同
B.热量、功都可以作为物体内能的量度
C.内能多的物体热量就多
D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的【规范解答】选D.热量和功都是过程量，它们有本质的区别.热量是内能的转移，功是内能和其他形式的能的转化，而内能是状态量，取决于物体的温度、体积和摩尔数，内能和热量以及功之间在数值上没有可比性，故D正确.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：