学教科版选修33 2.2温度 内能 气体的压强 课件（1）（45张）.ppt

第2节温度内能气体的压强 分子动能温度1 分子动能 1 分子动能 分子由于 而具有的能量叫做分子动能 2 分子平均动能 所有分子热运动具有的动能的 叫做分子热运动的平均动能 热运动 平均值 2 温度 标志着物体内部大量分子做 运动的剧烈程度 也是物体分子热运动的 的量度 3 平均动能与温度的关系 是分子平均动能的标志 温度越高 分子的平均动能就越 在温度不变时 某个分子的动能是不断变化的 而分子平均动能是不变的 无规则 平均动能 温度 大 二 分子势能 内能1 分子势能 1 分子势能 分子间由分子力和分子间的 位置决定的势能 叫分子势能 2 分子势能与分子力做功的关系 分子力做正功分子势能 分子力做负功分子势能 3 分子势能与分子距离的关系 当r r0时 分子力表现为引力 分子势能随分子距离的增大而 随分子距离的减小而 相对 减小 增大 增大 减小 当r r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子势能随分子距离的增大而 随分子距离的减小而 4 分子势能跟物体体积的关系 当物体的体积变化时 分子距离将发生变化 因而分子势能随之 可见分子势能与物体体积有关 r r0时 分子势能最小 分子势能也具有相对性 一般取分子距离无限远时的分子势能为零 减小 增大 改变 2 内能 1 定义 物体中所有分子做 与 的总和 2 决定内能大小的因素 从微观上来看 物体的内能与 有关 还与分子数多少有关 从宏观上而言 物体的内能与 有关 还与物质的量有关 说明 内能是对一个宏观物体而言 不存在某个分子内能的说法 物体的内能跟物体机械运动状态无关 热运动所具有的动能 分子势能 分子平均动能 分子间的距离 温度 体积 三 气体的压强1 气体的压强是 而产生的 气体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 影响气体压强的两个因素 一是气体分子的 二是分子的 从两个因素中可见一定质量的气体的压强与 两个参量有关 平均动能 密集程度 温度 体积 思考感悟能否用雨滴撞击伞面时影响压力 压强 大小的因素来比拟说明影响气体压强的因素 提示 能 雨滴撞击伞面时压力 压强 大小与单位时间内落在伞面上的雨滴数有关 雨滴数越多 压力 压强 越大 另外还与雨滴质量大小 速度大小即与雨滴动能大小有关 动能越大 压力 压强 越大 气体压强同上面的原理相似 压强大小与分子平均动能密集程度有关 一 分子动能与温度的关系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 分子的平均动能由于分子运动的无规则性 在某一时刻 物体内部各个分子的动能大小不一 就是同一个分子 在不同时刻的动能也是不相同的 物体由大量分子组成 若想研究其中某一个分子的动能是非常困难的 也是没有必要的 热现象研究的是大量分子运动的宏观表现 所以 有意义的是所有分子动能的平均值 即分子平均动能 3 温度的微观解释物体的温度有高有低 温度仅由系统内部热运动的状态来决定 分子动理论表明 温度越高分子做无规则运动的程度越激烈 物体的温度这一宏观现象所反映出的微观本质是 做热运动的分子具有质量 速度 同时也具有动能 物体温度升高时 分子热运动加剧 分子平均动能增大 反之 物体温度降低时 分子热运动减弱 分子平均动能减小 物体的每一温度值都对应着分子热运动的一个平均动能值 因此我们说 温度是物体分子热运动平均动能的标志 特别提醒 1 温度是大量分子无规则热运动的集体表现 含有统计的意义 对于个别分子 温度是没有意义的 2 同一温度下 不同物质 如铁 铜 水 木 的分子平均动能都相同 但由于不同物质分子的质量不尽相同 所以分子运动的平均速率大小不尽相同 3 分子做热运动的平均动能不涉及宏观物体运动的动能 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 关于物体的温度与分子动能的关系 正确的说法是 a 某物体的温度是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 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 分子运动加剧 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 物体的动能越大 这并不能代表物体内部分子的热运动加快 所以物体的温度不一定高 二 分子势能与分子间距离及分子力做功的关系1 分子势能的变化规律 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 r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 分子力做负功 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 3 如果取两个分子间相距无限远时 此时分子间作用力可忽略不计 的分子势能为零 分子势能ep与分子间距离r的关系可用图2 2 1所示的曲线表示 从图像上看出 当r r0时 分子势能最小 2 影响因素 1 宏观上 分子势能的大小与体积有关 2 微观上 分子势能与分子之间的相对位置有关 特别提醒 1 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的分子势能 如ep 10j ep 0j 则ep ep 2 体积越大 分子势能不一定越大 如相同质量的0 的水与0 的冰 冰体积大 但水的分子势能大于冰的分子势能 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图2 2 2所示 甲分子固定在坐标原点o 乙分子位于x轴上 甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 f 0表示斥力 f 0表示引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放 则 图2 2 2 a 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动b 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大c 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子势能一直增加d 乙分子由b到d的过程中 两分子间的分子势能一直增加 解析 选b 乙分子由a运动到c的过程中 一直受到甲分子的引力作用而做加速运动 到c时速度达到最大而后受甲的斥力做减速运动 a错 b对 乙分子由a到b的过程所受引力做正功 分子势能一直减小 c错误 而乙分子从b到d的过程中 先是引力做正功 分子势能减少 后来克服斥力做功 分子势能增加 故d错 三 对物体内能的理解1 内能的概念及决定因素 1 物体的内能 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 2 任何物体都具有内能 因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的 3 决定物体内能的因素从宏观上看 物体内能的大小由物体的摩尔数 温度和体积三个因素决定 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 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 4 关于内能和机械能的下列说法中正确的是 a 机械能很大的物体 其内能一定大b 物体的机械能损失时 内能却可能增加c 物体的内能损失时 机械能必然会减小d 物体的机械能可以为零 内能不可以为零 解析 选bd 内能和机械能是两种不同的能 内能由物体分子状态决定 而机械能由物体的质量 宏观速度 相对地面高度或弹性形变程度决定 二者决定因素是不同的 物体被举高 机械能增大 若温度降低 内能可能减小 故a错 物体克服空气阻力匀速下降 机械能减小 而摩擦生热 物体温度升高 内能会增大 故b对 物体静止 温度降低 内能减小而物体的机械能不变 故c错 物体内分子永不停息地运动 内能不可以为零 故d对 四 正确理解气体压强的微观意义1 气体压强的产生 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 决定气体压强大小的因素 1 微观因素 气体分子的密集程度 气体分子密集程度 即单位体积内气体分子的数目 大 在单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数就越多 气体压强就越大 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞 可视为弹性碰撞 给器壁的冲力就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 气体压强就越大 2 宏观因素 与温度有关 温度越高 气体的压强越大 与体积有关 体积越小 气体的压强越大 3 气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生 并且随高度增大而减小 5 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 则下列说法中正确的是 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 pdd 当温度升高时 pa pb变大 pc pd也要变大 解析 选c 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 gh 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 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 精讲精析 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 所以只有选项c正确 答案 c 方法总结 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 如图所示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 精讲精析 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 答案 bc 方法总结 分子势能图像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像中拐点意义的不同 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 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 其次要把图像上的信息转化为分子间距离再求解其他问题 关于物体的内能 下列叙述中正确的是 a 温度高的物体比温度低的物体内能大b 物体体积增大时 内能也增大c 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同d 内能不相同的物体 它们的分子平均动能可能相同 精讲精析 温度高的物体与温度低的物体相比较 温度低的物体分子平均动能小 但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小 即物体的内能不一定小 有的同学将内能与温度混为一谈 错误地认为物体的温度高 内能就一定大而错选a 物体的体积增大时 分子间的距离增大 分子势能发生变化 但不能确定分子势能是增大还是减小 即使分子势能增大 而分子的平均动能不能确定是否变化 也不能说明内能增大 选项b是错误的 内能相同的物体只是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同 而它们的分子平均动能却不一定相同 因而选项c错 错选c的主要原因仍是将内能与温度混淆 内能不同的物体 它们的温度却可能相同 即它们的分子平均动能可能相同 选项d正确 答案 d 方法总结 物体的内能与温度 体积有关 任何一个物理量都不能决定物体的内能是多大 只能判定内能是增大还是减小 而温度是分子平均动能的标志 故温度相同 分子的平均动能 动能一定相同 分子势能的大小与体积有关 温度相同 体积相等的物质 内能也不一定相等 对于一定质量的气体 下列四个论述中正确的是 a 当分子热运动变剧烈时 压强必增大b 当分子热运动变剧烈时 压强可以不变c 当分子间平均距离变大时 压强必变大d 当分子间平均距离变大时 压强必变小 思路点拨 压强从微观角度分析取决于两方面 一是分子的平均动能 二是分子间平均距