高中物理 第7章 分子动理论 第5节 内能课件 新人教版选修33.ppt

第七章 分子动理论 第五节内能 课前预习 分子动能和分子势能 无规则运动 相对位置 温度 体积 分子间距离 1 定义物体中 的热运动动能与 的总和 2 决定因素 1 分子总个数由物体 决定 2 分子热运动的平均动能由 决定 3 分子势能宏观上与物体的 有关 4 物体的内能由 共同决定 3 内能的普遍性 因为一切物体都是由不停地做无规则 且相互作用着的分子所组成的 所以任何物体都具有内能 物体的内能 所有分子 分子势能 物质的量 温度 体积 物质的量 温度 体积 热运动 判一判 1 温度高的物体 分子的平均动能一定大 2 温度升高时 物体的每个分子的动能都将增大 3 分子势能可以为正值 负值 零值 4 一个分子的动能和分子势能的总和叫做该分子的内能 5 当一个物体的机械能发生变化时 其内能也一定发生变化 6 温度高的物体一定比温度低的物体内能大 选一选 苏州高新区第一中学2017 2018学年高二期中 下列关于温度 热量和内能的说法中正确的是 a 温度是分子动能的标志 动能越大的分子其温度就越高b 分子的势能跟物体的体积有关c 温度高的物体比温度低的物体含有的热量多d 静止的物体没有内能解析 温度是分子平均动能的标志 是大量的分子运动的统计规律 对单个的分子没有意义 故a错误 分子的势能跟物体的体积有关 故b正确 物体的内能与物体的物质的量 温度 体积以及物态有关 温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多 更不能说是热量多 故c错误 物体的内能与物体是否静止无关 静止是物体的宏观的运动状态 故d错误 b 答案 内能增大解析 解法一原因是 液体变成雾状液沫后 分子之间的距离在r0的基础上变大了 分子势能的总和变大 所以内能增大 解法二原因是 要使液体变成雾状液沫 必须克服分子力做功 外界对液体做功 液体的内能就增加了 在物体分子平均动能不变的情况下 判断物体内能变化时 只考虑分子势能的变化即可 课内探究 探究一分子动能 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 2 分子在不停息地做无规则运动 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结果 个别分子动能没有意义 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 具有统计规律 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 存在个别分子动能反而减小的可能 个别分子或几十个 几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的 2 理想气体的分子平均动能大小只由温度决定 与物质种类 质量 压强 体积无关 也就是说只要是同一温度下 任何分子的平均动能都相同 由于不同物质分子的质量不尽相同 所以同一温度下 不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同 特别提醒 温度是分子平均动能的 标志 或者说 量度 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应 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 物体温度降低时 每个分子的动能都减小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 则物体的温度越高解题指导 由于分子处在永不停息的无规则运动中 分子的平均动能永远不会为零 温度取决于分子热运动的剧烈程度 与物体宏观有序的运动速度大小无关 c 解析 温度是分子平均动能的标志 温度是0 物体中分子的平均动能并非为零 因为分子无规则运动不会停止 a错 温度降低时分子的平均动能减小 并非每个分子动能都减小 b错 物体温度升高时 分子的平均动能增大 分子的平均速率增大 速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多 c项正确 物体的运动速度增大 宏观机械能 动能 增大 但物体内分子的热运动不一定加剧 温度不一定升高 d错 对点训练1 一块10 的铁与一块10 的铝相比 以下说法中正确的是 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 d 探究二分子势能 提示 1 分子力为引力 若r增大 分子力做负功 分子势能增加 2 分子力为斥力 若r减小 分子力做负功 分子势能增加 3 分子势能最小 1 当分子间的距离r r0时 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 r0时 分子势能随分子间距离的减小而增大 3 当r r0时 分子势能最小 但不为零 特别提醒 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 多选 用r表示两个分子间的距离 ep表示两个分子间相互作用的势能 当r r0时 两个分子间引力等于斥力 设两分子间距离很远时 ep 0 则 a 当r0 r 10r0时 ep随r的增大而增大b 当r r0时 ep随r的减小而增大c 当r r0时 ep最小d 当r r0时 ep 0 abc 解题指导 分子力做正功还是做负功 决定分子势能是减小还是增大 解析 当r r0时 分子力的合力为引力 距离增大时 需要克服分子引力做功 所以分子势能ep增大 当r r0时 分子力的合力为斥力 距离r减小时 需要克服分子斥力做功 分子势能也要增大 由上述分析可知 从r r0出发 无论增大距离r还是减小距离r 分子势能均增大 所以在r r0处 分子势能最小 由于题中已规定两分子距离很远时 ep 0 所以r r0处一定是ep 0 解析 根据图象可以看出分子力的大小变化 在横轴下方的为引力 上方的为斥力 乙分子由a到c一直受引力 随距离减小 分子力做正功 分子速度一直增大 分子势能减小 从c到d分子力是斥力且不断增大 随距离减小分子力做负功 分子势能增大 故在c位置分子势能最小 动能最大 故ac正确 bd错误 故选ac 物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能 你知道物体的内能与哪些因素有关吗 提示 物体的内能与温度 体积 物质的量三方面有关 探究三物体的内能 1 内能的决定因素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 2 内能与机械能的区别和联系 特别提醒 1 热能是内能通俗而不确切的说法 热量是物体在热传递过程中内能转移的多少 2 物体温度升高 内能不一定增加 温度不变 内能可能改变 温度降低 内能可能增加 下列叙述正确的是 a 分子的动能与分子的势能之和 叫做这个分子的内能b 物体的内能由物体的动能和势能决定c 物体做加速运动时 其内能也一定增大d 物体的动能减小时 其温度可能升高解题指导 解有关 内能 的题目时 应把握以下几点 内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式 与物体宏观有序运动状态无关 它取决于物质的量 温度 体积及物态 温度是分子平均动能的标志 与单个分子的动能 以及物体的动能无任何关系 d 解析 内能是大量分子组成的物体具有的 单个分子无内能可言 a项错 物体的内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和 由物体的温度 体积决定 与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关 物体做加速运动时 其动能增大 但内能不一定增大 故b c错 当物体运动的动能减少时 其温度可能升高 如物体在粗糙的水平面上滑行 因摩擦生热 动能减少温度升高 故d项正确 对点训练3 多选 江苏省苏州高新区一中2017 2018学年高二下学期期中 下面关于温度和质量都相同的水 冰 水蒸汽的相关说法中正确的是 a 它们的分子平均动能一样大b 它们的分子势能一样大c 它们的分子数目一样多d 它们的内能一样大 ac 解析 温度是分子平均动能的标志 温度相同 分子平均动能相等 故a正确 质量都相同的水 冰 水蒸气 它们的体积不同 分子势能不同 水蒸气中分子的距离很大 分子势能可以忽略 故b错误 质量相同 摩尔质量相同 则物质的量也是相同的 故它们的分子数目一样多 故c正确 它们的分子总数相同 则分子的总动能相同 而分子势能不同 所以内能不同 故d错误 素养提升 具体比较和判断时 必须抓住物体内能的大小与分子数目有关 与温度有关 与物体的体积及物态等因素有关 结合能量转化和守恒定律 综合进行分析 1 当物体质量m一定时 相同物质的摩尔质量m相等 物体所含分子数n就一定 2 当物体温度一定时 物体内部分子的平均动能就一定 3 当物体的体积不变时 物体内部分子间的相对位置就不变 分子势能也不变 4 当物体发生物态变化时 要吸收或放出热量 使物体的温度或体积发生改变 物体的内能也随之变化 比较物体内能的大小和判断物体内能改变的方法 甲 乙两名同学对0 的水和0 的冰进行了如下争论 甲说 冰和水的温度相同 所以分子平均动能相等 质量相同时 冰的体积大 因此冰的分子势能大 所以说冰的内能大于水的内能 乙说 0 的水变成0