高中物理 第1章 分子动理论 第3节 温度与内能知识导航素材 鲁科版选修3-3.doc

第3节 温度与内能思维激活1.储存粮食的仓库为什么要经常通风?提示：粮食在储存过程中会不断地发生缓慢的化学变化,一部分化学能转化为内能,粮食温度会升高.而温度越高,这种化学反应会越快,从而使粮食变质,因此要经常通风降温.2.用力拉着铁块在水平面上运动,铁块内能和机械能有没有变化?提示：当地面光滑时,铁块由于受到外力后将做加速运动,速度越来越大,但势能保持不变,所以铁块的机械能增加,增加的机械能等于外力对它所做的功.由于运动过程中,铁块所含的分子数,分子无规则运动的平均动能和分子势能都不变化,因而铁块内能不变.当地面不光滑时,铁块运动中时刻受摩擦力的作用,若所受外力等于地面摩擦力,铁块将匀速运动,机械能不变.若所受外力大于地面的摩擦力,铁块做加速运动,克服摩擦做功将机械能转变为内能,其中一部分使铁块温度升高,分子的平均动能增大,铁块的机械能和内能都增加.自主整理1温度与分子平均动能(1)分子动能是分子做无规则运动所具有的能;(2)分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值,_是分子平均动能的标志;(3)分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.2分子势能 由于分子间存在着_,所以分子具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能. 当分子间距离r大于r0时,分子间的相互作用力表现为_,要增大分子间的距离必须克服_做功,因此分子势能随着分子间的距离增大而_;当分子间距离r小于r0时,分子间的相互作用力表现为_,要减小分子间的距离必须克服_做功,因此分子势能随分子间的距离减小而_. 物体的体积变化时,分子间距离发生变化,分子势能随着发生变化,可见分子势能跟物体的_有关系.3.物体的内能(1)物体中所有分子_和_的总和,叫做物体的内能,对于给定的物体,其内能大小跟物体的_和_有关.(2)做功可以改变物体的内能做功改变物体的内能,是其他形式的能与内能间的_,外力对物体做了多少功,就有多少其他形式的能转化为物体的_.(3)热传递可以改变物体的内能 热传递改变物体的内能,是物体间或同一物体不同部分间内能的_,内能的变化可用热量来量度,物体_热量,内能要增加,物体_热量,内能要减小.(4)改变物体内能的途径是设法改变物体的_和_,最终改变物体的_.物理过程有_和_.高手笔记1.热传递的条件:温度不同,当相接触的两个物体温度不同时,热量会自发地从高温物体向低温物体传递,当温度相同时达到动态平衡,即热平衡,在传递过程中通过热量将高温度物体的内能转移到了低温物体上.2.根据内能的定义,决定内能大小的宏观因素与微观因素及其对应关系如下表:定义中的用词对应的宏观因素对应的微观因素所有分子物体的质量(m)物体内的分子数热运动动能物体的温度(t)物体内分子的速率分子势能物体的体积(v)物体内分子的间距3.分子的动能,分子的势能,物体的内能之间的区别如下表：定义微观宏观量值分子的动能物质的分子不停地运动着,运动着的分子所具有的能分子永不停息地做无规则运动与温度有关永远不等于零分子的势能物体的分子由它们的相对位置所决定的能分子间存在相互作用的引力和斥力所决定的能与物体的体积有关可能等于零物体的内能物体内所有分子动能与势能的总和分子永远运动和分子间存在作用力与分子数、温度、体积有关永远不等于零名师解惑1.温度的微观含义剖析：物体的温度是大量分子热运动剧烈程度的表现，分子热运动越剧烈，物体的温度就越高，分子热运动的平均动能就越大，所以说温度是分子热运动的平均动能的标志，这是对温度这一概念从物体的冷热程度的简单认识，进一步深化到它的微观含义，本质的含义，但对个别分子来说，温度无实际意义.2.分子势能的变化与分子间距离的变化关系剖析：分子势能的变化与分子力做功有关,可用分子力做功来量度(如图1-3-1)图1-3-1以r处为零势能处.(1)当rr0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.(2)当rr0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.rr0时两者之间先是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故a项正确.当rr0时,ep随r的增大而增加 b.当rr0时,ep随r的减小而增加c.当rr0时，ep=0解析：由ep随r变化的图象可知 当rr0,ep随r增大而增加，a正确.当rr0，ep随r的减小而增加，b正确.答案：ab【例2】 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，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,分子速度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项.答案：c黑色陷阱因为温度是分子平均动能的唯一标志,所以误认为0 的物体中分子的平均动能也为零.由于没有区分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,而错选d.变式训练2.一块10 的铁与一块10 的铝相比较,以下说法正确的是（ ）a.铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等b.铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等c.铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等d.以上说法均不正确解析：一块铁与一块铝温度相等,说明它们的分子平均动能相等.本题并没有说明铁与铝的质量,只有当它们的分子数相等时,分子总动能才相等,所以a错.分子平均动能相等,但对每个分子而言,它运动的速率是变化的,且每个分子的速率都是不同的,有快的也有慢的,因此不能说每个分子的动能相等,b错.尽管铁与铝的平均动能相等,但它们的分子质量不等,因此分子的平均速率也不会相等,故c也错.正确选项是d.答案：d【例3】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,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也是错误的.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：d黑色陷阱(1)单个分子无内能可言.(2)内能与宏观的机械能无关.(3)温度与宏观运动的动能无关.变式训练3.当物体的内能增加时,下列说法中正确的是（ ）a.物体一定吸收了热量 b.外界一定对物体做了功c.物体不可能放出热量 d.物体有可能对外界做功解析：在本题中,已知物体的内能是增加的,存在五种可能:一是只吸收热量不做功;二是外界对物体做功但没有热传递;三是吸收了热量,同时外界对物体做功;四是吸收热量使内能增加,同时物体对外界做功使内能有所减小,但吸收的热量比对外做的功多;五是物体放出热量使内能减小,同时外界对物体做功使内能增加,且外界对物体做功比放出的热量多.正确选项是d.答案：d体验探究【问题1】被水蒸气烫伤比被沸水烫伤更严重吗?导思：物体的内能跟物体的温度和体积有关，温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化.还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和.探究：张涛：被水蒸气烫伤更严重.因为由水蒸气变成水时还要释放热.李小红：被沸水烫伤更严重.同样体积的水质量更大一些，具有的内能更多.王敏：被水蒸气和沸水哪一个烫伤更严重要看实际情况.老师：对同种物质，质量相等意味着它们的分子数相同，温度相等意味着它们的平均动能相同，但由于水蒸气分子间平均距离比水分子间平均距离大得多，分子势能也要大得多，因而质量相等的水蒸气的内能比水的内能大.生活经验也告诉我们，被水蒸气烫伤比被沸水烫伤要严重，这就是由于相同质量的100 的水蒸气和100 的水，接触人的皮肤降温后，水蒸气释放出来的内能比水大得多的缘故.探究结论:被水蒸气烫伤比被沸水烫伤更严重,这一结论是有前提条件的.【问题2】质量相同的两杯水的内能大小关系如何？导思：内能由两部分组成，即分子动能和分子势能.由于一种物质，在温度升高时，分子热运动的平均动能增加，故我们要判断内能大小，温度应该是一个要判断的量；再者，根据分子间作用力的关系，我们知道影响势能大小的因素为物体的体积和分子数，故这两个量也应该是判断物体内能大小的重要判断依据.综上所述，影响物体内能大小的因素应该是：温度、体积、分子数.探究:由于水为液