第五节 物体的内能

1、第五节第五节 物体的内能物体的内能分子运动分子运动分子平均动能分子平均动能分子运动无规则分子运动无规则存在分子动能存在分子动能一、分子的动能一、分子的动能分子做无规则运分子做无规则运动而具有的能量动而具有的能量物体里所有分子动能的平均值物体里所有分子动能的平均值 大量分子的运动速率不尽相同，以中等速率者占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能，而是大量分子动能的平均值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

2、上看与物体的质量，摩尔质量和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。温度有关。温度温度宏观含义：温度是表示物体的冷热程度宏观含义：温度是表示物体的冷热程度微观含义（从分子动理论的观点来看）：温度是物体微观含义（从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动平均动能越大热运动平均动能越大需要注意：需要注意：1同一温度下，不同物质分子的平均动同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同但由于不同物质的分子质量不能都相同但由于不同物质的分子质量不一定相同所以分子热运动的平均速率也一定相同所以分子热运动的

3、平均速率也不一定相同不一定相同2温度反映的是大量分子平均动能的大温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同温度下，各个分子的动能不尽相同 1. 1.分子势能分子势能: :分子间存在着相互作用力，因此分子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间所具有的由它们的相对位置所决定的能. .二二. .分子的势能分子的势能地面上的物体地面上的物体, ,由于与地球相互作用由于与地球相互作用重力势能重力势能发生弹性形变的弹簧发生弹性形变的弹簧, , 相互作用相互作用弹性势能弹性势能分子间相

4、互作用分子间相互作用分子势能分子势能2 2分子力做功跟分子势能变化的关系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，分子势能增加负功时，分子势能增加如果分子间距离约为如果分子间距离约为1010-10-10m m数量级时，分数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为子的作用力的合力为零，此距离为r r0 0。 如果分子间距离大于如果分子间距离大于r r0 0时，分时，分子间的相互作用表现为引力，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要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，引力做功，因此，分子势能随分子势能随分

5、子间的距离增大而增大分子间的距离增大而增大 当分子距离小于当分子距离小于r r0 0时，分子间的作用力表时，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现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，斥力做功，因此，分子势能随分子间距离分子势能随分子间距离的减小而增大。的减小而增大。 结论结论：分子间距离以：分子间距离以r r0 0为数值基准，为数值基准，r r不论减小或不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位增大，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置处是分子势能最低点 rr=r0EpEpEp最小分子间距离从无限远逐渐减少至分子间距离从无限远逐渐减

6、少至r r0 0以前过程，分子以前过程，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。正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。分子间距离到达分子间距离到达r r0 0以后再减小，分子作用力表现为以后再减小，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，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，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。甚至为正值。 取分子间距离是无限远时分子势能为零值取分子间距离是无限远时分子势能为零

7、值3 3决定分子势能的因素决定分子势能的因素 （1 1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关 （2 2）从微观上看：分子势能跟分子间距离）从微观上看：分子势能跟分子间距离r r有关有关 一般选取两分子间距离很大（一般选取两分子间距离很大（ r r1010r r0 0 ）时，分子）时，分子势能为零势能为零 在在r rr r0 0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至近至r r0 0过程中，分子力做正功，分子势能减小过程中，分子力做正功，分子势能减小 在在r rr r0 0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距的条件下，

8、分子力为斥力，当两分子间距离增大至离增大至r r0 0过程中，分子力也做正功，分子势能也减小过程中，分子力也做正功，分子势能也减小 当两分子间距离当两分子间距离r rr r0 0时，分子势能最小时，分子势能最小分子做无规则运动分子做无规则运动分子动能分子动能分子存在吸引与排斥的相互作用分子存在吸引与排斥的相互作用分子势能分子势能物体内部物体内部所有所有分子做无规则运动的分子做无规则运动的动能动能和分子和分子 相互作用的相互作用的势能势能之和叫之和叫物体的物体的内能内能。一切物体都具有内能。一切物体都具有内能。思考：一块冰有内能吗？思考：一块冰有内能吗？分子总是在做永不停息的无规则运动，一定具有

9、分分子总是在做永不停息的无规则运动，一定具有分子动能，因此，子动能，因此，任何物体在任何状态下都有内能任何物体在任何状态下都有内能决定物体内能的因素决定物体内能的因素（1 1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的）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摩尔数、温度和体积三个因素决定（2 2）从微观上看：物体内能的大小由组成物）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子间的距离三个因素决定E E内内=E=Ek k总总+E+Ep p总总=N=N（E Ek k+E+Ep p ）（决定于

10、（决定于T T、V V、分子数、分子数N N） 机械能与整个物体宏观的机械运机械能与整个物体宏观的机械运动情况有关动情况有关 内能与物体内部分子等微观粒子内能与物体内部分子等微观粒子的热运动和分子间的相互作用情况有的热运动和分子间的相互作用情况有关关。内能和机械能是两种不同形式的能。内能和机械能是两种不同形式的能。请你比较内能与机械能的不同请你比较内能与机械能的不同1 1能量的形式不同物体的内能和物体的机能量的形式不同物体的内能和物体的机械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分能是由于组成物体的大量分子的热运动及分子间的

11、相对位置而使物体具有的能而机械子间的相对位置而使物体具有的能而机械能是由于整个物体的机械运动及其与它物体能是由于整个物体的机械运动及其与它物体间相对位置而使物体具有的能间相对位置而使物体具有的能2 2决定能量的因素不同决定能量的因素不同3 3一个具有机械能的物体，同时也具有内能；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一个具有内能的物体不一定具有机械能 它们之间可以转化它们之间可以转化1 1、对于下列物体内能的议论，正确的、对于下列物体内能的议论，正确的有有 ( ) ( )A.0A.0的水比的水比00的冰内能大。的冰内能大。B.B.物体运动的速度越大，则内能越大

12、。物体运动的速度越大，则内能越大。C.C.水分子的内能比冰分子的内能大。水分子的内能比冰分子的内能大。D.100D.100克克00的冰比的冰比100100克克00的水内能小。的水内能小。D 2.2.有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子有甲、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（平均速率比乙气体内平均速率大，则（ ）A A甲气体温度，一定高于乙气体的温度甲气体温度，一定高于乙气体的温度B B甲气体温度，一定低于乙气体的温度甲气体温度，一定低于乙气体的温度C C甲气体的温度可能高于也可能低于乙气甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度体的温度D D甲气体的每个分子运动都比乙

13、气体每个甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快分子运动的快C C3 3. .有两个分子，用有两个分子，用r r表示它们之间的距离，当表示它们之间的距离，当 r r =r =r0 0时，两分子间的斥力和引力相等，使时，两分子间的斥力和引力相等，使两分子从相距很远处（两分子从相距很远处（r rr r0 0 ）逐渐靠近，）逐渐靠近，直至不能靠近为止（直至不能靠近为止（r rr r0 0 ）在整个过程）在整个过程中两分子间相互作用的势能（中两分子间相互作用的势能（ ） A A一直增加一直增加 B B一直减小一直减小 C C先增加后减小先增加后减小 D D先减小后增加先减小后增加D D4 4.

14、.若已知分子势能增大，则在这个过若已知分子势能增大，则在这个过程中（程中（ ）A A一定克服分子力做功一定克服分子力做功B B分子力一定减小分子力一定减小C C分子间距离的变化情况无法确定分子间距离的变化情况无法确定D D以上说法都不正确以上说法都不正确A CA C5.5.下列说法正确的有（下列说法正确的有（ ）A A某气体的温度是某气体的温度是00，则该气体中每，则该气体中每一个分子的温度也是一个分子的温度也是00 B B运动快的分子温度较高，运动慢的分运动快的分子温度较高，运动慢的分子温度较低子温度较低C C如果一摩尔物质的内能为如果一摩尔物质的内能为E E，则每个，则每个分子的内能为分子

15、的内能为 E/N E/NA A（ N NA A为阿伏伽德罗常数）为阿伏伽德罗常数）D D以上说法均不对以上说法均不对D D6.6.一定质量的一定质量的00的冰熔解成的冰熔解成00的水，其总的的水，其总的分子动能分子动能E EK K ，分子势能，分子势能E EP P ，以及内能，以及内能E E的变的变化是（化是（ ）A A E EK K 、 E EP P 、E E均变大均变大B B E EK K 、 E EP P 、E E均变小均变小C C E EK K不变、不变、 E EP P 变大、变大、E E变大变大D D E EK K不变、不变、 E EP P 变小、变小、E E变小变小C C 物 体 的 内 能物 体 的 内 能分子因热运动而具有的能量分子因热运动而具有的能量同温度