2.温度 内能 气体的压强
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道温度是分子热运动平均动能的标志．(重点)
2.知道分子势能跟物体的体积有关，了解分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律．(重点、难点)
3.理解分子势能与分子间距离的变化关系曲线．(难点)
4.知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关．(重点)
5.理解气体压强产生的原因及决定因素．(重点)
知识点一| 分子动能 温度
[先填空]
1．分子动能：分子由于做热运动所具有的动能．
2．平均动能：大量分子动能的平均值．
3．温度与平均动能的关系
(1)温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小．
(2)分子热运动的平均动能与物体的温度成正比．
(3)温度的微观本质：温度是物体内分子热运动平均动能的标志．
[再判断]
1．温度是分子平均动能的标志． (√)
2．温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大． (×)
3．分子的平均动能的大小与物质的种类有关． (×)
[后思考]
在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子的动能的平均值？
【提示】 物体内分子是大量的，各个分子的速度大小不同，因此，每个分子的动能大小不同，并且还在不断地改变．由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能．
1．单个分子的动能
(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零．
(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化．
(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义．
2．分子的平均动能
(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大．个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．
(2)只要温度相同，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质的分子质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质的分子运动平均速率大小一般不相同．
1．关于温度，以下说法正确的是( )
A．温度是表示物体冷热程度的物理量
B．温度是物体内大量分子平均速率的标志
C．温度是物体内大量分子平均动能的标志
D．一切具有相同的温度的物体其分子平均动能也相等
E．不同的物质、温度相同、分子的总动能相同
【解析】 在宏观上，温度表示物体的冷热程度，在微观上，温度是分子平均动能的标志，A、C、D正确，B、E错误．
【答案】 ACD
2．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．氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能
D．两种气体分子热运动的总动能不相等
E．两种气体分子热运动的平均速率相等
【解析】 温度相同，两种气体分子的平均动能相等，A对、C错；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对、E错；由于两种气体的摩尔质量不同，物质的量不同(质量相同)，分子数目就不等，故总动能不相等，选项D对．
【答案】 ABD
3．关于物体的温度与分子动能的关系，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，某个分子的动能可能减小
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
E．物体的温度与物体的速度无关
【解析】 某种物体温度是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，说明分子运动剧烈，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，这并不表示物体内部分子的热运动加剧，则物体的温度不一定高，所以B、C、E正确．
【答案】 BCE
关于温度的两个注意事项
1．因为温度是分子平均动能的唯一标志，所以会误认为0 ℃的物体中分子的平均动能也为零，要正确理解 0 ℃的意义．
2．温度是物体分子平均动能的标志，而不是物体分子动能的标志．
知识点二| 分子势能 内能
[先填空]
1．分子势能：由于分子间存在分子力，分子具有的由分子间的相对位置决定的势能．
2．分子势能的决定因素
(1)宏观上：与物体的体积有关．
(2)微观上：与分子间的距离有关．
①若r＞r0，当r增大时，分子势能增加．
②若r＜r0，当r减小时，分子势能增加．
③若r＝r0，分子势能最小．
3．内能：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和．
4．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能．
5．内能的决定因素
(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．
(2)分子的热运动平均动能由温度决定．
(3)分子势能与物体的体积有关，故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．
[再判断]
1．任何物体都具有内能． (√)
2．物体内能只与温度有关． (×)
3．物体的温度降低体积变大时，物体的内能一定变大． (×)
[后思考]
0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，内能是否发生变化？
【提示】 0 ℃的冰熔化为0 ℃的水，温度不变，分子的平均动能不变，但由于冰的体积减小，变成水后分子势能发生变化，故内能发生变化．
1．分子势能与分子力做功的关系
(1)分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少．
(2)分子力做负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少．
2．分子势能与分子间距的关系
如图为分子间作用力F合和分子势能Ep随r变化的图像．可以看到：
(1)当r＝r0时，F合＝0，Ep最小(若以分子间距无限远处为零势能点，则此时Ep<0)．
(2)当r>r0时，F合<0，即为引力，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep增大．
(3)当r0即为斥力，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep增大．
3．分子势能与体积的关系
分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就变化(气体除外)，但不能说体积变大，势能就变大．
4．内能的决定因素
(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．
(2)从微观上看：物体的内能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．
5．内能与机械能的区别和联系
项目
内能
机械能
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体的机械运动
能量常见形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能或弹性势能
能量存在的原因
物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力
由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高
影响因素
物质的量、物体的温度和体积
物体的质量、物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变
能否为零
永远不能等于零
一定条件下可以等于零
联系
在一定条件下可以相互转化
4．一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧急刹车，最后停下来，则下列说法不正确的是( )
A．汽车机械能减小，氧气内能增加
B．汽车机械能减小，氧气内能减小
C．汽车机械能减小，氧气内能不变
D．汽车机械能减小，汽车(轮胎)内能增加
E．汽车机械能减小，汽车(轮胎)内能减小
【解析】 氧气温度不变，体积没变，内能不变，A、B错，C对；汽车机械能减小，转化为内能，D对，E错．
【答案】 ABE
5．对于实际的气体，下列说法正确的是( )
A．气体的内能包括气体分子的重力势能
B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能
C．气体的内能包括气体整体运动的动能
D．气体的体积变化时，其内能可能不变
E．气体的内能包括气体分子热运动的动能
【解析】 实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以B、D、E正确，A、C错误．
【答案】 BDE
6．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>r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当rC．当r＝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
E．当r【解析】 当r＝r2时，分子力为零，分子势能最小，则当r大于r2时，分子间的作用力表现为引力，故A错误，C正确；当r【答案】 BCE
分子势能图像问题的两点提醒
(1)分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0；
(2)分子势能图像与r轴交点表示的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0.
知识点三| 气体的压强
[先填空]
1．气体压强产生的原因
气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的．压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．从微观角度来看，气体压强的决定因素
(1)一个是气体分子的平均动能．
(2)一个是分子的密集程度．
[再判断]
1．气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的． (√)
2．气体分子平均动能越大，气体的压强就越大． (×)
3．气体的压强是由气体分子的重力而产生的． (×)
[后思考]
气体压强是由气体分子间的相互作用产生的吗？
【提示】 不是．气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的．
1．产生原因
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．气体压强的决定因素：单位体积内分子数越多，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数就越多，因而压强越大；温度越高，则分子的平均动能越大，分子运动越剧烈，一方面使单位时间内碰到器壁单位面积上的分子数增多，另一方面也使一个分子与器壁碰撞一次时对器壁的平均冲击力增大，使压强增大．所以气体压强的大小宏观上看跟温度和气体分子的密度有关；微观上看跟单位体积内的分子数和分子的平均速率有关．
3．大气压强的产生及影响因素：大气压强由气体的重力产生，如果没有地球引力的作用，地球表面上就没有大气，也就没有大气压强．由于地球引力与距离的平方成反比，所以大气压力与气体的高度、密度有关，在地面上空不同高度处，大气压强不相等．
7．封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是( )
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加
E．气体分子的疏密程度不变
【解析】 气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大．所以B、D、E项正确，A、C均不正确．
【答案】 BDE
8．在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力
B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
C．容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变
D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等
E．容器以9.8 m/s2的加速度向上运动时，容器内气体的压强增大
【解析】 气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无关．故A、E错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
9．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中错误的是(容器容积恒定)( )
A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD
D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
E．当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD均增大
【解析】 甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错；液体的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD，C对；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错，E对．要选错误的，故选A、B、D.
【答案】 ABD
气体压强的分析技巧
1．明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞．压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能．
3．只有知道了两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化．
课件59张PPT。第二章 气体2.温度 内能 气体的压强分子动能 温度热运动平均值增大减小正比平均动能√××分子势能 内能分子力相对位置体积距离增加增加最小热运动的动能分子势能无规则的热运动物质的量温度体积物质的量温度体积√××气体的压强大量单位面积平均动能密集程度√××点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(六)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．关于温度的理解，下列说法错误的是( )
A．温度越高，分子平均动能越大
B．温度升高，所有分子的动能都变大
C．物体的运动速度越大，分子总动能越大，因而物体温度也越高
D．一个分子运动的速率越大，该分子的温度越高
E．温度是大量分子无规则热运动平均动能的标志
【解析】 温度高，分子平均动能大，但并不是每个分子的动能都大，故A对，B错；温度是分子平均动能的标志，与物体运动的速度无关，故C错；温度是大量分子热运动的集体表现，对单个分子无意义，故D项错、E项对．因选错误的，故选B、C、D.
【答案】 BCD
2．下列说法正确的是( )
A．分子的动能与分子势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由分子间的距离决定
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
E．物体的内能由温度、体积、质量决定
【解析】 内能是指整个物体的，单个分子无内能可言，选项A是错误的，E正确．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正确．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】 BDE
3．下列物理量哪些不能决定气体的压强( )
A．温度
B．分子密集程度
C．分子总数
D．分子种类
E．分子的大小
【解析】 气体的压强是由大量分子碰撞器壁而引起的，气体分子的密集程度越大(即单位体积内分子数越多)，在单位时间内撞击单位面积的器壁分子就越多，则气体的压强越大．温度越高，整体上分子运动更加剧烈，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大．故决定气体压强的因素是分子密集程度和气体的温度，故不能决定气体压强的是C、D、E选项．
【答案】 CDE
4．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，所以分子势能最小
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
E．当分子间作用力为斥力时，体积越小，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正确；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，E正确．
【答案】 BCE
5．下面对气体压强的理解，正确的是( )
A．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
B．气体压强取决于单位体积内分子数和气体的温度
C．单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力就是气体对器壁的压强
D．大气压强是由地球表面空气重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强
E．在分析容器内气体的压强时，气体的重力不能忽略不计
【解析】 气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的，A正确、E错误；气体压强的大小取决于气体分子密度和气体分子的平均速率，即取决于单位体积内的分子数和气体的温度，B正确；由p＝知，C正确；虽然大气压强是由地球表面空气重力产生的，但最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强，将开口瓶密封后，瓶内气体脱离大气，瓶内气体压强仍等于外界大气压强，D错误．
【答案】 ABC
6．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的( )
A．空气分子密集程度减小
B．空气分子的平均速率增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量减小
E．空气质量增大
【解析】 温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，故A项、D项、B项均正确，E项错误；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误．
【答案】 ABD
7．下列有关温度与分子动能、物体内能的说法中正确的是( )
A．温度升高，每个分子的动能一定都变大
B．温度升高，分子的平均速率一定变大
C．温度升高时， 分子的平均动能一定变大
D．温度降低，物体的内能必然变小
E．温度降低，物体的内能可能增大
【解析】 温度升高时，分子的平均动能一定变大，即平均速率增大，但每个分子的动能不一定变大，所以A错、B、C对；决定物体内能的是组成物体的分子个数、温度和体积三个因素．温度降低，内能可能减小，还有可能不变，甚至增加，所以D错、E对．
【答案】 BCE
8．1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法是否正确？
(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同；
(2)它们的内能相同．
【解析】 (1)正确.1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多，两者的温度都是100 ℃，因温度是分子平均动能的标志，故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同．
(2)不正确．水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸气的内能，因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大．
【答案】 (1)正确 (2)错误
[能力提升练]
9．小刚同学为了表演“轻功”，用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气，然后将它们放置在水平木板上，再在气球的上方平放一块轻质塑料板，如图所示．小刚同学在慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球一直没有破裂．球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是( )
A．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的
B．气球内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁产生的
C．球内气体分子间的分子力约为零
D．气球内气体分子运动速率的分布规律不变
E．气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和
【解析】 气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与分子的重力无关，故A错，B对；在常温常压下，气体分子之间的距离约为10－9 m，分子之间的分子力认为是零，故C对；温度不变，因此气体分子运动速率的分布规律不变，故D对；气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，因此气体的体积要大于所有气体分子的体积之和，故E错．
【答案】 BCD
10．质量是18 g的水，18 g的水蒸气，32 g的氧气，在它们的温度是100 ℃时( )
A．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
B．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大
C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水的大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
E．它们的分子数目相同，分子的总动能相同
【解析】 18 g的水，18 g的水蒸气，32 g的氧气，它们物质的量都是1 mol，因此它们的分子数是相同的，故D错；温度是分子平均动能的唯一标志，故三者分子的平均动能相同，故B错，A、E对；尽管三种物质的分子数和分子的平均动能都相等，但是分子的势能关系不确定，因此它们的内能不相同，水变成水蒸气，体积变大，分子间的距离变大，分子力表现为引力，分子力做负功，分子间的势能增加，故水蒸气的内能比水的大，C正确．
【答案】 ACE
11．一架飞机在空中以某一速率飞行，由于飞机中所有分子都具有飞机的速度，所以分子具有动能．又由于飞机在空中，飞机中所有分子都离地面有一定高度，以地面为零势能位置，所以分子具有势能．上述动能和势能的总和就是飞机的内能，当飞机停在地上时，飞机的内能为零．以上说法是否正确？为什么？
【解析】 不正确．分子动能和势能是与分子的热运动相对应的，与飞机的机械运动无关．飞机的内能应是飞机中所有分子做无规则热运动的动能和由于分子间的相互作用而具有的势能的总和．分子热运动是永不停息的，因此飞机的内能永远不可能为零．而飞机的机械能与飞机的速率、质量和飞行高度有关，当飞机停在地上时，机械能为零．综上分析可知，题中的说法均是错误的．
【答案】 见解析
12．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来，就图像回答：
(1)从图中看到分子间距离在r0处时分子势能最小，试说明理由．
(2)图中分子势能为零的点选在什么位置，在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？
(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？
【解析】 (1)如果分子间距离约为10－10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0.当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大．如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大．
从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大．所以说，在平衡位置处是分子势能最低点．
(2)由题图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置．因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，据题图也可以看出：在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，可以等于零．
(3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，最低点的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能总大于等于零．
【答案】 见解析
