高中物理 温度与内能课件 鲁科版选修33.ppt

高中物理 选修3 3 鲁科版 第3节温度与内能 目标定位 1 了解温度与分子的平均动能 知道温度是物体内分子热运动平均动能的标志 2 知道什么是分子势能 知道分子势能随分子距离变化的关系 3 知道什么是内能 知道物体内能的决定因素 一 温度与分子平均动能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 3 温度与平均动能的关系 1 温度升高时 分子平均动能 温度降低时 分子平均动能 填 增加 或 减小 2 分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成 3 温度的微观本质 温度是物体内分子热运动的标志 平均值 增加 减小 正比 平均动能 二 分子势能1 定义 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 与物体的有关 2 微观上 与分子间的有关 若r r0 当r增大时 分子势能 若r r0 当r减小时 分子势能 若r r0 分子势能最小 体积 距离 增加 增加 三 物体的内能1 定义 物体中所有分子热运动的动能和的总和 2 普遍性 分子永不停息地做 分子间 所以任何物体都具有 3 相关因素 物体的内能与物体的 和有关 分子势能 无规则运动 有相互作用力 内能 质量 温度 体积 4 改变内能的方式 和 1 做功可以使其他形式的能与内能发生转化 内能的变化量可以用来量度 2 热传递改变物体内能时 内能的变化量由来量度 热量和内能变化的过程相联系 热量是 做功 热传递 做功的多少 热量 过程量 一 对分子动能的理解1 单个分子的动能由于分子运动的无规则性 在某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同的 所以单个分子的动能没有意义 2 分子的平均动能 1 温度是大量分子无规则热运动的客观表现 具有统计意义 温度升高 分子平均动能增大 但不是每个分子的动能都增大 有的分子动能甚至还减小 个别分子的动能大小与温度没有关系 但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加 2 分子的平均动能只由温度决定 与物质种类 质量 压强 体积无关 只要温度相同 分子的平均动能都相等 由于不同物质的分子质量不同 所以同一温度下 不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同 3 温度的意义 1 宏观 描述物体的冷热程度 2 微观 分子平均动能的标志 例1 下列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 分子平均动能增大d 物体的运动速度越大 则物体的温度越高答案c 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 a错误 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 b错 c对 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越剧烈 所以物体的温度不一定高 d错 借题发挥 1 虽然温度是分子平均动能的标志 但是零度 0 时物体中分子的平均动能却不为零 2 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是完全不同的两个概念 二 对分子势能的深化理解1 分子势能由分子间的相对位置决定的能叫分子势能 2 分子势能的变化与分子间距离的关系分子势能是由分子间的相对位置决定的 当分子间的距离发生变化时 分子力要做功 当分子力做正功时 分子势能减小 图1 3 1 当分子力做负功时 分子势能增大 由分子间的作用力f与分子间的距离r之间的关系 如图1 3 1所示 可知 取r 时分子势能为零 1 当r r0 r0表示两分子间的平衡距离 下同 时 分子间的作用力小到可忽略不计 可以认为分子间没有相互作用力 这时的分子势能为零 没有分子势能 2 当r r0时 分子力表现为引力 当r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 3 当r r0时 分子力表现为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增大 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 4 当r r0时 分子力为零 当r增大时 分子力做负功 分子势能增大 当r减小时 分子力做负功 分子势能增大 因此r r0时分子势能最小 分子势能与分子间的距离r的关系如图1 3 2所示 图1 3 2 例2 甲 乙两分子相距较远 此时它们之间的分子力可以忽略 设甲固定不动 在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中 关于分子势能的变化情况 下列说法正确的是 a 分子势能不断增大b 分子势能不断减小c 分子势能先增大后减小d 分子势能先减小后增大答案d 解析r r0时 两分子靠近分子力时做正功 ep减小 r r0时 两分子靠近分子力做负功 ep增加 借题发挥 1 分子势能的变化情况只与分子力做功相联系 分子力做正功 分子势能减小 分子力做负功 分子势能增加 分子力做功的值等于分子势能的变化量 2 讨论分子势能变化时 绝不能简单地由物体体积的增大 减小就得出结论 导致分子势能变化的原因是分子力做功情况 三 内能及相关概念的对比1 区分三组概念 1 内能与热量 内能是状态量 可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能 热量是过程量 不能说系统具有多少热量 只能说传递了多少热量 2 热量与温度热量是系统的内能变化的量度 而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志 虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差 但是传递的是能量 不是温度 3 热量与功热量和功 都是系统内能变化的量度 都是过程量 一定量的热量与一定量的功相当 但它们之间有着本质的区别 通过做功改变物体的内能时 是其它形式的能和内能的转化 内能的变化量可以用做功的多少来量变 通过热传递而改变物体内能时 是内能在不同物体间的转移 内能的变化量由热量来量变 2 内能和机械能的区别 1 内能是由物体内大量分子热运动和分子间的相对位置决定的能量 是所有分子热运动的动能和分子势能的总和 而机械能是由物体的机械运动和物体形变等决定的能量 它是对宏观物体整体来说的 2 物体具有内能的同时又可以具有机械能 当物体的机械能增加时 内能不一定增加 但机械能与内能之间可以相互转化 例3 对于热量 功和内能 三者的说法正确的是 a 热量 功 内能三者的物理意义等同b 热量 功都可以作为物体内能的量度c 热量 功 内能的单位不相同d 热量和功是由过程决定的 而内能是由物体状态决定的答案d 解析物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和 而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径 这三者的物理意义不同 a错 热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的 而功也是量度用做功的方式来改变物体内能多少的 b错 三者单位都是焦耳 c错 热量和功是过程量 内能是状态量 d正确 例4 下列说法正确的是 a 铁块熔化成铁水的过程中 温度不变 内能也不变b 物体运动的速度增大 则物体中分子热运动的平均动能增大 物体的内能增大c a b两物体接触时有热量从物体a传到物体b 这说明物体a的内能大于物体b的内能d a b两物体的温度相同时 a b两物体的内能可能不同 分子的平均速率也可能不同