高中物理物體的內(nèi)能.ppt

分子運動論基本觀點:,1、物質(zhì)是由大量分子組成的 2、分子在永不停息地做無規(guī)則運動(熱運動) 3、分子間存在相互的作用力(分子力：引力和斥力),第十一章 分子熱運動 能量守恒,四、物體的內(nèi)能,我們知道做機械運動的物體具有機械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應的能量變化。另一方面，我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運動產(chǎn)生的。那么熱運動的能量與大量的無規(guī)律運動有什么關(guān)系呢？這是今天學習的問題。,分子運動,分子平均動能,分子運動無規(guī)則,存在分子動能,分子的動能,分子做無規(guī)則運動而具有的能量,物體里所有分子動能的平均值,一、分子的動能,1分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能 大量分子的運動速率不盡相同，以中等速率者占多數(shù)在研究熱現(xiàn)象時，有意義的不是一個分子的動能，而是大量分子動能的平均值 2平均動能：物體里所有分子動能的平均值叫做分子熱運動的平均動能 ,溫度,分子熱運動的平均動能 大小與什么量有關(guān)？,點擊下圖觀看動畫演示溫度與分子動能的關(guān)系,溫度 （1）宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度 （2）微觀含義（即從分子動理論的觀點來看）：溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志，溫度越高，物體分子熱運動的平均動能越大,溫 度,分子總動能從微觀上看與分子的個數(shù)和平均動能有關(guān),分子總動能從宏觀上看與物體的質(zhì)量，摩爾質(zhì)量和溫度有關(guān)。,具有相同溫度的不同物質(zhì)的兩物體,分子平均速率,不一定相同,并不相同,分子的平均動能,分子總動能,相等,不同分子、不同質(zhì)量的物體，只要處于同一溫度，則它們的分子平均動能就相同；但分子運動的平均速率不同,需要注意：,分子間存在相互的作用力(分子力：引力和斥力),地面上的物體,由于與地球相互作用,重力勢能,發(fā)生彈性形變的彈簧, 相互作用,彈性勢能,分子間相互作用,分子勢能,分子勢能:分子間存在著相互作用力，因此分子間所具有的由它們的相對位置所決定的能.,地面上的物體,由于與地球相互作用,重力勢能,發(fā)生彈性形變的彈簧, 相互作用,彈性勢能,分子間相互作用,分子勢能,彈性勢能的變化與彈力做功有關(guān),重力勢能的變化與重力做功有關(guān),分子勢能的變化與分子力做功有關(guān),保守力做正功勢能減小 保守力做負功勢能增大,二、分子勢能,1分子勢能：由于分子間存在相互作用力，并由它們的相對位置決定的能叫做分子勢能 2分子力做功跟分子勢能變化的關(guān)系 分子力做正功時，分子勢能減少，分子力做負功時，分子勢能增加,如果分子間距離約為10-10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。,當分子距離小于r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。,如果分子間距離大于r0時，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢能隨分子間的距離增大而增大,結(jié)論：分子間距離以r0為數(shù)值基準，r不論減小或增大，分子勢能都增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點,結(jié)論：分子間距離以r0為數(shù)值基準，r不論減小或增大，分子勢能都增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點,取分子間距離是無限遠時分子勢能為零值,分子間距離從無限遠逐漸減少至r0以前過程，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，而且距離減少，分子引力做正功，分子勢能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負值。,分子間距離到達r0以后再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間距離減小過程中，克服斥力做功，使分子勢能增大。其數(shù)值將從負值逐漸變大至零，甚至為正值。,取分子間距離是無限遠時分子勢能為零值,r,3決定分子勢能的因素 （1）從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關(guān) （2）從微觀上看：分子勢能跟分子間距離 r 有關(guān) 1、一般選取兩分子間距離很大（ r10r0 ）時，分子勢能為零 2、在rr0的條件下，分子力為引力，當兩分子逐漸靠近至r0過程中，分子力做正功，分子勢能減小 3、在rr0的條件下，分子力為斥力，當兩分子間距離增大至r0過程中，分子力也做正功，分子勢能也減小 當兩分子間距離rr0時，分子勢能最小,三、物體的內(nèi)能,1物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能也叫做物體的熱力學能 2任何物體都具有內(nèi)能因為一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動并且相互作用著的分子所組成 3決定物體內(nèi)能的因素 （1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素決定 （2）從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定,1能量的形式不同物體的內(nèi)能和物體的機械能分別跟兩種不同的運動形式相對應，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運動及分子間的相對位置而使物體具有的能而機械能是由于整個物體的機械運動及其與它物體間相對位置而使物體具有的能 2決定能量的因素不同內(nèi)能只與物體的溫度和體積有關(guān)，而與整個物體的運動速度路物體的相對位置無關(guān)機械能只與物體的運動速度和跟其他物體的相對位置有關(guān)，與物體的溫度體積無關(guān) 3一個具有機械能的物體，同時也具有內(nèi)能；一個具有內(nèi)能的物體不一定具有機械能,四、物體的內(nèi)能跟機械能的區(qū)別,物體的內(nèi)能,分子因熱運動而具有的能量,同溫度下各分子的分子動能K 不同,分子動能的平均值僅和溫度有關(guān),分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對位置決定的能量, rr0時,rP;0時,rP。0時，P最低,P隨物態(tài)的變化而變化,物體內(nèi)所有分子的K 和P 總和,物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān),例題：,有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則（ ） A甲氣體溫度一定高于乙氣體的溫度 B甲氣體溫度一定低于乙氣體的溫度 C甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度 D甲氣體的每個分子運動都比乙氣體每個分子運動的快,解析：,A認為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對氣體溫度的微觀本質(zhì)的錯誤認識，氣體溫度是氣體分子平均動能的標志，而分子的平均動能不僅與分子的平均速率有關(guān)，還與分子的質(zhì)量有關(guān) 本題涉及兩種不同氣體（即分子質(zhì)量不同），它們的分子質(zhì)量無法比較因而無法比較兩種氣體溫度的高低故A、B錯，C正確，速率的平均值大，并不一定每個分子速率都大，故D錯 所以，正確選項是C ,例1：一定質(zhì)量的 的冰熔解成 的水，其總的分子動能EK ，分子勢能EP ，以及內(nèi)能E的變化是（ ） A EK 、 EP 、E均變大 B EK 、 EP 、E均變小 C EK不變、 EP 變大、E變大 D EK不變、 EP 變小、E變小,例2：下列說法正確的有（ ） A某氣體的溫度是 ，則該氣體中每一個分子的溫度也是 B運動快的分子溫度較高，運動慢的分子溫度較低 C如果一摩爾物質(zhì)的內(nèi)能為E，則每個分子的內(nèi)能為 E/NA（ NA為阿伏伽德羅常數(shù)） D以上說法均不對,C,D,例3：質(zhì)量相同的氫氣和氧氣，溫度相同，下列說法正確的是（ ） A每個氧分子的動能都比每個氫分子的動能大 B每個氫分子的速率都比每個氧分子的速率大 C兩種氣體分子平均動能一定相等 D兩種氣體分子的平均速率一定相等,例4：有兩個分子，用r表示它們之間的距離，當 r =r0時，兩分子間的斥力和引力相等，使兩分子從相距很遠處（r r0 ）逐漸靠近，直至不能靠近為止（r r0 ）在整個過程中兩分子間相互作用的勢能（ ） A一直增加 B一直減小 C先增加后減小 D先減小后增加,C,D,例5：若已知分子勢能增大，則在這個過程中（ ） A一定克服分子力做功 B分子力一定減小 C分子間距離的變化情況無法確定 D以上說法都不正確,A C,例6：用力拉著鐵塊在水平面上運動，鐵塊內(nèi)能和機械能有沒有變化？,【解析】當?shù)孛婀饣瑫r，鐵塊由受到外力后將做加速運動，速度越來越大，但勢能保持不變，所以鐵塊的機械能增加，增加的機械能等于外力對它所做的功由于運動過程中，鐵塊所含的分子數(shù)，分子無規(guī)則運動的平均動能和分子勢能都不變化，因而鐵塊內(nèi)能不變 當?shù)孛娌还饣瑫r，鐵塊運動中時刻受摩擦力的作用，若所受外力等于地面摩擦力，鐵塊將勻速運動，機械能不變?nèi)羲芡饬Υ笥诘孛娴哪Σ亮ΓF塊做加速運動，克服摩擦做功將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，其中一部分使鐵塊溫度升高，分子的平均動能增大，鐵塊的機械能和內(nèi)能都增加,小結(jié)：,1、物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和 2、溫度是物體分子熱運動平均動能的標志 3、決定物體內(nèi)能的因素 （1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積 三個因素