高中物理第七章分子动理论5内能课件新人教版选修3_3

5内能 1 知道分子热运动的动能跟温度有关 知道温度是分子热运动平均动能的标志 2 知道什么是分子势能 知道改变分子间的距离分子力要做功 因而分子势能发生变化 知道分子势能跟物体的体积有关 3 知道什么是内能 知道物体的内能跟温度和体积有关 能够区别内能与机械能 一 二 一 分子动能1 定义 做热运动的分子所具有的动能叫分子动能 2 分子的平均动能 1 定义 物体内所有分子动能的平均值叫作分子的平均动能 2 决定因素 温度是物体分子热运动平均动能的标志 温度越高 分子热运动的平均动能就越大 同一温度下 不同物质 如 空气 水 铁块 木头等 的分子平均动能都相同吗 平均速率呢 提示 平均动能相同 平均速率不一定相同 三 一 二 二 分子势能1 定义 由于分子间存在着分子力 因此分子组成的系统也存在着由分子间的相互位置决定的势能 这种势能叫作分子势能 2 决定因素 1 微观上 分子势能的大小由分子间相互位置决定 2 宏观上 分子势能的大小与物体的体积有关 3 变化规律 1 当分子间距离r r0时 分子间的作用力表现为引力 分子间距离增大时 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 当分子间距离r r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子间距离减小时 分子力做负功 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 三 一 二 3 分子势能 弹簧 小球 模型分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧 弹簧为原长相当于分子间的距离为r0 弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩 势能都会增加 提示 不一定 例如相同质量的0 的水与0 的冰 冰的体积大 但水的分子势能大于冰的分子势能 三 一 三 二 三 内能1 定义 物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和 叫作物体的内能 2 特点 组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动 所以任何物体都具有内能 3 决定因素 1 微观因素 物体内能的大小由组成物体的分子个数 分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定 2 宏观因素 物体内能的大小由物体所含物质的多少 即物质的量 温度和体积三个因素决定 一 三 二 物体运动越来越快 其内能是否发生变化 提示 物体的内能指的是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和 物体运动越来越快对应的是机械能 两者本质不同 可在一定条件下相互转化 故物体运动越来越快 其内能有可能变化 也有可能不变 一 对分子动能的理解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一定相同并且时刻在变化 3 热现象是大量分子无规则运动的统计结果 研究个别分子的动能没有实际意义 2 分子的平均动能分子的平均动能是物体内所有分子动能的平均值 温度是分子平均动能的标志 这是温度的微观含义 宏观上物体的冷热程度是微观上大量分子热运动的集体表现 温度越高 分子热运动的平均动能就越大 温度不反映单个分子的特性 两个物体只要温度相同 它们的分子平均动能就相同 但是它们单个分子动能不一定相同 温度高的物体内部也存在着动能很小的分子 物质种类不同的物体 如果温度相同 它们分子的平均动能就相同 但它们的平均速率不一定相同 因为分子质量一般不同 3 分子的总动能物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和 它等于分子的平均动能与分子数的乘积 即它与物体的温度和所含的分子数目有关 温馨提示 1 温度是分子平均动能的 标志 或者 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 与单个分子的动能没有关系 2 温度高的物体 分子的平均速率不一定大 还与分子质量有关 二 对分子势能的理解分子势能的大小微观上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情况有关 1 当分子间的距离r r0时 此时类似于被拉伸的弹簧 分子间的作用力表现为引力 分子间的距离增大时 克服分子力做功 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 r0时 此时类似于被压缩的弹簧 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 克服分子力做功 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 3 当r r0时 此时相当于弹簧处于自由伸长状态 分子势能最小 分子势能变化曲线如图所示 规定无限远处分子势能为0 温馨提示 1 当r r0时 分子势能最小 但分子势能最小与分子势能为零不是一回事 分子势能的正负代表大于或小于零势能点分子势能 如Ep 10J Ep 0 Ep Ep 2 分子势能的变化只与分子力做功有关 分子力做正功 分子势能减小 分子力做负功 分子势能增大 分子力做功的值等于分子势能的变化量 这与 重力 弹力或电场力 做的功等于重力 弹性或电 势能变化量的负值 是一样的 三 对内能的理解1 对内能的理解任何物体都具有内能 因为一切物体都是由永不停息地做无规则热运动且相互作用着的分子组成的 内能是对一个宏观物体而言的 不存在某个分子内能的说法 2 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 物体的内能还与物态以及物体所含的分子数有关 因为内能是物体内所有的分子动能和分子势能的总和 3 物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时 例如冰的熔化 水在沸腾时变为水蒸气 温度不变 此过程中分子的平均动能不变 由于分子间的距离变化 分子势能变化 所以物体的内能变化 温馨提示 1 物体的内能跟物体的机械运动状态无关 但受物态变化的影响 2 物体的温度升高 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 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 题后反思温度是物体分子平均动能大小的唯一标志 因此温度相同的所有物体的分子平均动能都相等 但温度并不是分子平均速率的标志 所以即使温度相同 分子平均速率也不一定相同 触类旁通若本题中氢气和氧气的质量也相同 试分析这两种气体分子热运动的总动能的大小关系 答案 氢气分子的总动能大 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 题后反思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 触类旁通若一个分子固定 另一个分子从无限远逐渐向这个分子靠近 直到不能再靠近为止 在这个过程中 两分子系统的势能如何变化 答案 分子力先做正功再做负功 故两分子系统的势能先减小再增大 也可从图象中直接读取 类型一 类型二 类型三 对内能的理解 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作这个分子的内能B 物体内分子势能由物体的温度和体积决定C 物体的速度增大时 物体的内能增加D 物体的动能减小时 物体的温度可能增大点拨 内能是物体内所有分子动能和势能的总和 影响分子动能和势能的因素就是影响物体内能的因素 类型一 类型二 类型三 解析 内能是针对物体的 一个分子无内能可言 选项A是错误的 物体的分子势能由分子间距离决定 宏