高中物理 物體的內(nèi)能

高中物理物體的內(nèi)能第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四第十一章分子熱運(yùn)動(dòng)能量守恒四、物體的內(nèi)能第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四我們知道做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有機(jī)械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應(yīng)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動(dòng)的能量與大量的無規(guī)律運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢？這是今天學(xué)習(xí)的問題。第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四分子運(yùn)動(dòng)分子平均動(dòng)能分子運(yùn)動(dòng)無規(guī)則存在分子動(dòng)能分子的動(dòng)能分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體里所有分子動(dòng)能的平均值第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四一、分子的動(dòng)能1．分子動(dòng)能：組成物體的分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做分子動(dòng)能．

大量分子的運(yùn)動(dòng)速率不盡相同，以中等速率者占多數(shù)．在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是一個(gè)分子的動(dòng)能，而是大量分子動(dòng)能的平均值．2．平均動(dòng)能：物體里所有分子動(dòng)能的平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能．溫度分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能

大小與什么量有關(guān)？第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四點(diǎn)擊下圖觀看動(dòng)畫演示溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四３．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(dòng)理論的觀點(diǎn)來看）：溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大．溫度分子總動(dòng)能從微觀上看與分子的個(gè)數(shù)和平均動(dòng)能有關(guān)分子總動(dòng)能從宏觀上看與物體的質(zhì)量，摩爾質(zhì)量和溫度有關(guān)。第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四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(dòng)能分子總動(dòng)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(dòng)能就相同；但分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不同需要注意：第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四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(duì)位置所決定的能.第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四地面上的物體,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(fù)功勢能增大第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四二、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(duì)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(shí)，分子勢能減少，分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢能增加．第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四如果分子間距離約為10-10m數(shù)量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。

當(dāng)分子距離小于r0時(shí)，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(shí)，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第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn)，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(diǎn)rr

=r0EpEpEp最小第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四FF斥F引r00r分子力隨分子間距的變化圖結(jié)論：分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn)，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(diǎn)取分子間距離是無限遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零值第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四分子間距離從無限遠(yuǎn)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(fù)值。分子間距離到達(dá)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(fù)值逐漸變大至零，甚至為正值。取分子間距離是無限遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零值r第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四3．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（r＞10r0

）時(shí)，分子勢能為零．

2、在r＞r0的條件下，分子力為引力，當(dāng)兩分子逐漸靠近至r0過程中，分子力做正功，分子勢能減?。?/p>

3、在r＜r0的條件下，分子力為斥力，當(dāng)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?。?/p>

當(dāng)兩分子間距離r＝r0時(shí)，分子勢能最?。?6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四三、物體的內(nèi)能1．物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(xué)能．2．任何物體都具有內(nèi)能．因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定．第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

1．能量的形式不同．物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能分別跟兩種不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運(yùn)動(dòng)及分子間的相對(duì)位置而使物體具有的能．而機(jī)械能是由于整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其與它物體間相對(duì)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(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度路物體的相對(duì)位置無關(guān)．機(jī)械能只與物體的運(yùn)動(dòng)速度和跟其他物體的相對(duì)位置有關(guān)，與物體的溫度體積無關(guān)．

3．一個(gè)具有機(jī)械能的物體，同時(shí)也具有內(nèi)能；一個(gè)具有內(nèi)能的物體不一定具有機(jī)械能．

四、物體的內(nèi)能跟機(jī)械能的區(qū)別

第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四物體的內(nèi)能?分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量?同溫度下各分子的分子動(dòng)能ＥK不同?分子動(dòng)能的平均值僅和溫度有關(guān)分子動(dòng)能?分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對(duì)位置決定的能量?

r＜r0時(shí),r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0時(shí),r↑→ＥP↑。ｒ＝ｒ0時(shí)，ＥP最低?ＥP隨物態(tài)的變化而變化分子勢能?物體內(nèi)所有分子的ＥK和ＥP總和?物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)物體內(nèi)能第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四例題：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(gè)分子運(yùn)動(dòng)都比乙氣體每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四解析：A認(rèn)為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對(duì)氣體溫度的微觀本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，氣體溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而分子的平均動(dòng)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(cuò)，C正確，速率的平均值大，并不一定每個(gè)分子速率都大，故D錯(cuò)．所以，正確選項(xiàng)是C

．第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四例1：一定質(zhì)量的的冰熔解成的水，其總的分子動(dòng)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(gè)分子的溫度也是

B．運(yùn)動(dòng)快的分子溫度較高，運(yùn)動(dòng)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(gè)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(duì)CD第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四例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(gè)氧分子的動(dòng)能都比每個(gè)氫分子的動(dòng)能大

B．每個(gè)氫分子的速率都比每個(gè)氧分子的速率大

C．兩種氣體分子平均動(dòng)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(gè)分子，用r表示它們之間的距離，當(dāng)r=r0時(shí)，兩分子間的斥力和引力相等，使兩分子從相距很遠(yuǎn)處（r>>r0

）逐漸靠近，直至不能靠近為止（r<r0

）．在整個(gè)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CD第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四例5：若已知分子勢能增大，則在這個(gè)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AC第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四例6：用力拉著鐵塊在水平面上運(yùn)動(dòng)，鐵塊內(nèi)能和機(jī)械能有沒有變化？【解析】當(dāng)?shù)孛婀饣瑫r(shí)，鐵塊由受到外力后將做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越大，但勢能保持不變，所以鐵塊的機(jī)械能增加，增加的機(jī)械能等于外力對(duì)它所做的功．由于運(yùn)動(dòng)過程中，鐵塊所含的分子數(shù)，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢能都不變化，因而鐵塊內(nèi)能不變．

當(dāng)?shù)孛娌还饣瑫r(shí)，鐵塊運(yùn)動(dòng)中時(shí)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(yùn)動(dòng)，機(jī)械能不變．若所受外力大于地面的摩擦力，鐵塊做加速運(yùn)動(dòng)，克服摩擦做功將機(jī)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(dòng)能增大，鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能都增加第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié)：1、物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和．2、溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)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(gè)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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的