7.4-7.5课件.ppt

1、四、温度和温标五、内能,学习目标： 1了解系统的状态参量以及平衡态的概念。 2掌握热平衡的概念及热平衡定律。 3掌握温度与温标的定义以及热力学温度的表示。 4了解组成物质的分子具有动能及势能，并且了解分子平均动能和分子势能都与哪些因素有关。 5理解物体的内能以及物体内能由物体的状态所决定。 教学重点： 热平衡的定义及热平衡定律的内容。 内能 教学难点：有关热力学温度的计算、分子势能,1、什么是系统和状态参量?,2、什么是平衡态?,3、什么是热平衡和热平衡定律?,4、温度和温标是如何定义的?,5、如何确定温标?,阅读课文,回答以下问题:,1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统,在物理学研究中

2、对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法,2、状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量,物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等为了描述系统的状态。需要用到一些物理量，例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质用温度描述热学性质等等,3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态,热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。,例1在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量( ) A每个气体分子的运动

3、速率 B压强 C体积 D温度,BCD,1、热平衡：两个系统相互接触这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡,热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的,2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。,3、温度 两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温

4、度。,温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理,系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。,温标：定量描述温度的方法叫做温标,温标的建立包含三个要素： 选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质； 对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定； 确定固定点即温度的零点和分度方法,2、热力学温度,(1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。,(2)符号: T，,(3)单位开尔文，简称开

5、，符号为K,(4) 热力学温标与热力学温度T的关系： Tt+273.15 K,例下列关于热力学温度的说法中，不正确的是( ) A热力学温度的零度是273.15 B热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的 C绝对零度是低温的极限，永远达不到 D1就是1 K,实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图所示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有 ( ),A该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热

6、膨胀系数 D双金属片的内层必须为铜外层必须为铁,ABC,1、什么是分子动能?,2、分子动能与哪些因素有关?,3、什么是分子势能?,4、分子势能与哪些因素有关?,5、什么是物体的内能?,6、物体内能与哪些因素有关?,阅读课文,回答以下问题:,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,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，物体分子热运动的平均动能越大,注意：,1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一定相同所以分子热运动的平均速率也不一定相同 2温度反

7、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，同一温度下，各个分子的动能不尽相同,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 ,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（类同于重力做功与重力势能变化的关系） 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,3决定分子势能的因素 （1）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关 一般选取两分子间距离很大（r10r0）时，分子势能为零 在rr0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 在rr0的条件下

8、，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rr0时，分子势能最小 （2） 从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关,分子势能,下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（ ） A. 当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大。 B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小,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

9、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,内能,问：对于质量相等、温度都是100的水和水蒸气来说它们的内能相同吗？,1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，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分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间相对位置而使物体具有的能 2决定能量的因素不同

10、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路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 3一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,内能跟机械能的区别,小结：,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、由它们相互位置决定的能量, rr0时,rP;0时,rP。 0时，P最低,P与体积有关，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、体积、分子数及物态有关,1、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,2、关于内能，下列说法正确的是 A、温度相同的物体内能一样多 B、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中气体动能越来越大，所以内能也越来越大 C、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定 D、某物体的内能为E，