第1章-第3节 温度与内能

1、.第3节温度与内能学 习 目 标知 识 脉 络1.理解分子的动能、平均动能，认识温度是分子平均动能的标志重点2知道分子势能跟物体的体积有关，理解分子势能随分子间间隔 变化而变化的定性规律难点3理解内能的概念，理解物体的内能与哪些宏观量有关，知道改变内能的两种方式难点温 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：大量分子动能的平均值3温度与平均动能的关系1温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小2分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成正比3温度的微观本质：温度是物体内分子热运动平均动能的标志1温度是分子平均动能的标志2温度升高时，物体的

2、每个分子的动能都将增大×3分子的平均动能的大小与物质的种类有关×为什么研究分子动能时主要关心平均动能？【提示】分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规那么运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能也不尽一样，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能讨论1：做热运动的分子具有动能，各个分子的动能一样吗？【提示】不一样因为物体中分子热运动的速率大小不一，各个分子的动能有大有小，所以不一样讨论2：物体分子运动的总动能为所有分子热运动动能的总和，试从微观和宏观两个角度分析分子的总动能与哪些因素有关【提示】微观上：与分子的平均动能和分子数有

3、关宏观上：由于温度是分子平均动能的标志，所以与物体的温度和物质的量有关1温度的微观含义温度是分子平均动能的标志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同时刻同一分子的速率一般也不一样，故单个分子的动能无意义温度是物体内大量分子热运动的集体表现只要温度一样，分子的平均动能就一样，但分子平均速率不一定一样2分子热运动的平均动能1分子的平均动能永远不可能为零，因为分子无规那么运动是永不停息的2平均动能与平均速率的关系可简单地理解为：Ekmv2，m为该物质分子的质量通常提到的分子速率一般是指分子的平均速率，单个分子的速率无意义3分子的动能与宏观物体的运动无关，也就是分子热运动的平均动能与宏观物体运动的动

4、能无关3温度与分子动能、分子平均动能的关系在宏观上温度是表示物体冷热程度的物理量在微观上温度是物体中分子热运动的平均动能的标志在一样温度下，各种物质分子的平均动能都一样，温度升高，分子平均动能增加；温度降低，分子平均动能减少在同一温度下，虽然不同物质分子的平均动能都一样，但由于不同物质的分子质量不一定一样，所以分子热运动的平均速率不一定一样1当氢气和氧气的质量和温度都一样时，以下说法中正确的选项是A两种气体分子的平均动能相等B氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C氢气分子的平均动能大于氧气分子的平均动能D两种气体分子热运动的总动能不相等E两种气体分子热运动的平均速率相等【解析】温度一样，两

5、种气体分子的平均动能相等，A对，C错；因两种气体分子的质量不同，平均动能又相等，所以分子质量大的氧气分子平均速率小，故B对，E错；由于两种气体的摩尔质量不同，物质的量不同质量一样，分子数目就不等，故总动能不相等，选项D对【答案】ABD2关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是 【导学号：30110011】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，某个分子的动能可能减小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，那么物体的温度越高E物体的温度与物体的速度无关【解析】某种物体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永

6、不停息地运动，从微观上讲，分子运动快慢是有差异的，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根底上的，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，说明分子运动剧烈，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，这并不表示物体内部分子的热运动加剧，那么物体的温度不一定高，所以BCE正确【答案】BCE关于温度的两个本卷须知1因为温度是分子平均动能的唯一标志，所以会误认为0 的物体中分子的平均动能也为零，要正确理解0 的意义2温度是物体分子平均动能的标志，而不是物体分子动能的标志分 子 势 能1定义：由于分子间存在分子力，分

7、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：与物体的体积有关2微观上：与分子间的间隔 有关假设rr0，当r增大时，分子势能增加假设rr0，当r减小时，分子势能增加假设rr0，分子势能最小1分子势能与体积有关2当rr0时，分子势能最小为0.×3分子势能与重力势能类似可以取负值物体的体积增大时，其分子势能一定增大吗？【提示】不一定当分子间间隔 r>r0时，分子间作用力表现为引力，物体的体积增大，分子间间隔 增大，分子力做负功，分子势能增大；当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，物体的体积增大，分子间间隔 增大，分子力做正功，分子势能减小讨论1：分子势能最

8、小的位置在哪儿？最小等于零吗？【提示】当分子位于平衡位置时，分子势能最小；由于分子势能有相对性，所以分子势能最小时不一定等于零讨论2：分子势能的正负能表示分子势能的大小吗？【提示】能正的分子势能总比负的分子势能大影响分子势能大小的因素如图1­3­1所示，随着分子间间隔 的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的间隔 ，宏观上与物体的体积有关图1­3­1分子间间隔 rr0r>r0r<r0分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子间距增大时，分子力做负功分子间距减小时，分子力做负功分子势能最小随分子间距的增大而增

9、大随分子间距的减小而增大3设rr0时分子间的作用力为零，那么一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，以下说法中正确的选项是Arr0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小Brr0时，动能最大，势能最小Crr0时，分子力做负功，动能减小，势能增大Dr>r0时，分子势能是负的Er<r0时，分子势能是正的【解析】当两个分子从远处开场靠近的过程中，rr0时两者之间是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项正确当rr0时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理可知，分子动能减小，故C项正确由上两种情况分析可知，当rr0时，分子的

10、动能最大，分子势能最小，B项正确因没有说明分子零势能的位置，故D、E中的分子势能正、负不好确定，D、E错误【答案】ABC4如图1­3­2为两分子系统的势能EP与两分子间间隔 r的关系曲线，以下说法正确的选项是 【导学号：30110012】图1­3­2A当r>r1时，分子间的作用力表现为引力B当r<r1时，分子间的作用力表现为斥力C当rr2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E当r<r1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间互相作用的引力和斥力也增大【解析】当rr2时，分子力为零，分子势能最小，那么当r

11、大于r2时，分子间的作用力表现为引力，故A错误，C正确；当r<r1<r2时，分子间的作用力表现为斥力，故B正确；Ep在r由r1变到r2的过程中，分子力是斥力，那么分子力做正功，故D错误；当r<r1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间互相作用的引力和斥力也增大，E正确【答案】BCE分子势能图象问题的两点提醒1分子势能图象的最低点最小值对应的间隔 是分子平衡间隔 r0，而分子力图象的最低点引力最大值对应的间隔 大于r0；2分子势能图象与r轴交点表示的间隔 小于r0，分子力图象与r轴交点表示平衡间隔 r0.物 体 的 内 能1定义物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和2普遍性

12、物体中的分子永不停息地做无规那么运动，分子间有互相作用力，所以任何物体都具有内能3相关因素1物体含有的分子数目与物体的质量有关2分子热运动的平均动能与温度有关3分子势能与体积有关所以，物体的内能与物体的质量、温度和体积有关4改变内能的方式：做功和热传递1通过做功改变物体的内能时，内能的变化量可用做功的多少来量度2通过热传递而改变物体内能时，内能的变化量由热量来量度热量和内能变化的过程相联络，热量是过程量1任何物体都具有内能2物体内能只与温度有关×3做功和热传递改变内能时，本质是一样的×温度升高，物体的内能一定增大吗？【提示】不一定温度升高，物体内分子的平均动能增大而分子势能

13、与分子之间的间隔 有关，分子势能如何变化不确定，而物体的内能等于分子动能和分子势能之和，故温度升高，物体的内能不一定增大讨论：做功和热传递都能改变物体的内能做功和热传递在改变物体内能上的本质是否一样？【提示】本质不同做功改变物体的内能是其他形式的能和内能之间的转化，而热传递改变物体的内能是物体之间能量的转移1内能的决定因素1宏观因素：物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响2微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的间隔 三个因素决定2内能与机械能的比较能量名称内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见的形

14、式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因由物体内大量分子的无规那么热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动、与地球相对位置或物体形变决定影响因素物体的质量、物体的温度和体积物体做机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的高度或弹性形变是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以互相转化3.物态变化对内能的影响：一些物质在物态发生变化时，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，由于分子间的间隔 变化，分子势能变化，所以物体的内能变化5有关分子的热运动和内能，以下说法正确的选项是A一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B物体的温度越高，分子热运动越剧烈C物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的互相碰撞引起的E外界对物体做功，物体的内能必定增加【解析】温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，B正确；物体的内能就是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，C正确；布朗运动是由液体分子的无规那么运动引起的，D错误；改变内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的