分子热运动能量守恒

分子热运动能量守恒 物体的内能 分子运动 分子平均动能 分子运动无规则 存在分子动能 分子的动能 分子做无规则运动而具有的能量 物体里所有分子动能的平均值 一 分子的动能温度 1 分子动能 组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能 大量分子的运动速率不尽相同 以中等速率者占多数 在研究热现象时 有意义的不是一个分子的动能 而是大量分子动能的平均值 2 平均动能 物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能 分子热运动的平均动能大小与什么量有关 点击下图观看动画演示温度与分子动能的关系 温度 1 宏观含义 温度是表示物体的冷热程度 2 微观含义 即从分子动理论的观点看 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 温度越高 物体分子热运动的平均动能越大 温度 分子总动能从微观上看与分子的个数和平均动能有关 分子总动能从宏观上看与物体的质量 摩尔质量和温度有关 具有相同温度的不同物质的两物体 分子平均速率 不一定相同 并不相同 分子的平均动能 分子总动能 相等 不同分子 不同质量的物体 只要处于同一温度 则它们的分子平均动能就相同 但分子运动的平均速率不同 需要注意 分子间存在相互的作用力 分子力 引力和斥力 地面上的物体 由于与地球相互作用 重力势能 发生弹性形变的弹簧 相互作用 弹性势能 分子间相互作用 分子势能 分子势能 分子间存在着相互作用力 因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能 地面上的物体 由于与地球相互作用 重力势能 发生弹性形变的弹簧 相互作用 弹性势能 分子间相互作用 分子势能 弹性势能的变化与弹力做功有关 重力势能的变化与重力做功有关 分子势能的变化与分子力做功有关 二 分子势能 1 分子势能 由于分子间存在相互作用力 并由它们的相对位置决定的能叫做分子势能 2 分子力做功跟分子势能变化的关系分子力做正功时 分子势能减少 分子力做负功时 分子势能增加 如果分子间距离约为10 10m数量级时 分子的作用力的合力为零 此距离为r0 当分子距离小于r0时 分子间的作用力表现为斥力 要减小分子间的距离必须克服斥力做功 因此 分子势能随分子间距离的减小而增大 如果分子间距离大于r0时 分子间的相互作用表现为引力 要增大分子间的距离必须克服引力做功 因此 分子势能随分子间的距离增大而增大 结论 分子间距离以r0为数值基准 r不论减小或增大 分子势能都增大 所以说 分子在平衡位置处是分子势能最低点 F F斥 F引 r0 0 r 分子力随分子间距的变化图 结论 分子间距离以r0为数值基准 r不论减小或增大 分子势能都增大 所以说 分子在平衡位置处是分子势能最低点 取分子间距离是无限远时分子势能为零值 分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程 分子间的作用力表现为引力 而且距离减少 分子引力做正功 分子势能不断减小 其数值将比零还小为负值 分子间距离到达r0以后再减小 分子作用力表现为斥力 在分子间距离减小过程中 克服斥力做功 使分子势能增大 其数值将从负值逐渐变大至零 甚至为正值 取分子间距离是无限远时分子势能为零值 r 3 决定分子势能的因素 1 从宏观上看 分子势能跟物体的体积有关 2 从微观上看 分子势能跟分子间距离r有关 1 一般选取两分子间距离很大 r 10r0 时 分子势能为零 2 在r r0的条件下 分子力为引力 当两分子逐渐靠近至r0过程中 分子力做正功 分子势能减小 3 在r r0的条件下 分子力为斥力 当两分子间距离增大至r0过程中 分子力也做正功 分子势能也减小 当两分子间距离r r0时 分子势能最小 例题 有甲 乙两种气体 如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大 则 A 甲气体温度一定高于乙气体的温度B 甲气体温度一定低于乙气体的温度C 甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D 甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快 C 例2 质量相同的氢气和氧气 温度相同 下列说法正确的是 A 每个氧分子的动能都比每个氢分子的动能大B 每个氢分子的速率都比每个氧分子的速率大C 两种气体分子平均动能一定相等D 两种气体分子的平均速率一定相等 C 例3 若已知分子势能增大 则在这个过程中 A 一定克服分子力做功B 分子力一定减小C 分子间距离的变化情况无法确定D 以上说法都不正确 AC 三 物体的内能 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叫做物体的内能 也叫做物体的热力学能 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并且相互作用着的分子所组成 3 决定物体内能的因素 1 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 2 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 1 决定能量的因素不同 内能只与物体的温度和体积有关 而与整个物体的运动速度和物体的相对位置无关 机械能只与物体的运动速度和跟其他物体的相对位置有关 与物体的温度体积无关2 一个具有机械能的物体 同时也具有内能 一个具有内能的物体不一定具有机械能 四 物体的内能跟机械能的区别 物体的内能 分子因热运动而具有的能量 同温度下各分子的分子动能 K不同 分子动能的平均值仅和温度有关 分子间因有相互作用力而具有的 由它们相对位置决定的能量 r r0时 r P 0时 r P 0时 P最低 P随物态的变化而变化 物体内所有分子的 K和 P总和 物体的内能与温度和体积有关 10Kg500C水分子的平均动能 1Kg500C水分子平均动能 10Kg500C水的内能 1Kg500C的水的内能 例4 有两个分子 用r表示它们之间的距离 当r r0时 两分子间的斥力和引力相等 使两分子从相距很远处 r r0 逐渐靠近 直至不能靠近为止 r r0 在整个过程中两分子间相互作用的势能 A 一直增加B 一直减小C 先增加后减小D 先减小后增加 D 小结 1 物体的内能是组成物体的所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 2 温度是物体分子热运动平均动能的标志 3 决定物体内能的因素 1 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 2 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 决定物体内能的因素 1 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 2 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 物体内能是可以被改变的 通过什么途径可以改变物体内能 改变内能的两种方式 一 做功 外界对物体做功 外界消耗机械能 内能转化为机械能 物体对外做功 外界获得机械能 机械能转化为内能 二 热传递也可以改变物体的内能 外界传递给物体热量 物体的内能就增加 物体传递给外界热量 物体的内能就减少 内能是一个状态量 一个物体在不同的状态下有不同的内能 内能与热量的区别 热量是一个过程量 它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量 即内能的改变量 如果没有热传递 就没有热量可言 但此时仍有内能 热传递时 内能的改变是用热量来量度的 1 下列说法中正确的是 A 做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程B 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 因此对物体做功就是对物体传热C 热量是在热传递中 从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少D 高温的物体具有热量多 低温的物体具有热量少E 冷和热的物体混合时 热的物体把温度传给冷的物体 最后温度相同 A C 2 关于物体内能 下列说法中正确的是A 手感到冷时 搓搓手就会感到暖些