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物理选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能课文ppt课件
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这是一份物理选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能课文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，素养•目标定位，目标素养，知识概览，BCD，三对内能的理解等内容，欢迎下载使用。
1.知道分子的动能和温度的微观含义。2.通过类比重力做功的特点及重力势能,了解分子势能,知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。3.知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。
一、分子动能1.分子动能。做热运动的分子跟运动的物体一样也具有动能,这就是 分子动能 。 2.分子的平均动能。热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,重要的不是系统中某个分子的动能大小,而是所有分子的动能的 平均值 ,这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
3.温度的微观解释。物体的温度是它的分子热运动平均动能的 标志 。 微思考 在热现象的研究中,为什么研究单个分子的动能没有意义,而是要研究所有分子的动能的平均值?提示:物体内分子是大量的,各个分子的速度大小不同,因此,每个分子的动能大小不同,并且还在不断地改变。热现象是大量分子热运动的结果,因此研究单个分子运动的动能没有意义,而是要研究大量分子运动的平均动能。
二、分子势能1.定义:分子间存在相互作用力,可以证明分子间的作用力所做的功与路径 无关 ,分子组成的系统具有 分子势能 。2.决定因素。(1)宏观上:分子势能的大小与物体的 体积 有关。 (2)微观上:分子势能与分子间的 距离 有关。
3.分子势能与分子间距离的关系。(1)当r>r0时,分子间的作用力表现为 引力 ,若r增大,需克服引力做功,分子势能 增加 。 (2)当r
三、物体的内能1.定义:物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和。 2.内能的普遍性:组成任何物体的分子都在做无规则的热运动,所以任何物体都具有 内能 。
3.决定因素。(1)物体所含的分子总数由 物质的量 决定。 (2)分子热运动的平均动能由 温度 决定。 (3)分子势能与物体的 体积 有关。 物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。
微判断 (1)速度增大时,物体的内能一定增大。( )(2)铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变。( )(3)分子势能可以为正值、负值、零。( )(4)温度高的物体内能大。( )(5)物体的温度和体积变化时,内能一般会发生改变。( )
重难归纳1.单个分子的动能。物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能。物体中分子热运动的速率大小不一,所以各个分子的动能也有大有小,而且在不断改变,单个分子的动能没有意义。
一 对分子动能的深入理解
2.分子的平均动能。(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。(2)温度是分子平均动能的标志,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,由于不同物质分子的质量不一定相同,因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。(3)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计规律。温度升高,分子平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大。
3.物体内分子的总动能。物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和,它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。
运动的铁球速度越来越大,则铁分子的平均动能越来越大,这种说法对吗?提示:不对。铁球的速度变大,是指其机械运动的速度,即其机械运动的动能变大,而分子平均动能是指分子热运动的动能,与温度有关。
典例剖析相同质量的氧气和氢气温度相同,下列说法正确的是( )A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大C.两种气体的分子平均动能一定相等D.两种气体的分子平均速率一定相等答案:C
解析:温度是分子平均动能的标志,氧气和氢气的温度相同,其分子的平均动能应相同,故选项C正确;但分子的运动速率有的大、有的小,各个分子的动能并不相同,只是所有分子的动能的平均值相同,故选项A、B错误;两种分子的分子质量不同,则平均速率不同,故选项D错误。
特别提醒 1.温度是分子平均动能的标志,与单个分子的动能没有关系。 2.每个分子都有分子动能且不为零。 3.温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。
学以致用两个相同的容器中,分别盛有质量相等、温度相同的氧气和氢气,则它们的( )A.压强相等B.分子运动的平均速率相等C.分子的平均动能相等,压强不等D.分子的平均动能相等,压强相等答案:C
解析:决定气体压强的因素是单位体积内的分子数和气体分子的平均动能;因为体积相同,氮气和氧气的质量相等,氮气和氧气的分子质量不同,故单位体积内的分子数不同;温度相同,气体分子的平均动能相等,故压强不相等,故选项C正确,A、D错误;温度是分子平均动能的标志,温度相等,分子平均动能相等,氮气和氧气的分子质量不同,分子运动的平均速率不相等,故选项B错误。
重难归纳1.分子势能与分子间的作用力做功的关系。(1)分子间的作用力做正功,分子势能减少,分子间的作用力做了多少正功,分子势能就减少多少。(2)分子间的作用力做负功,分子势能增加,克服分子间的作用力做了多少功,分子势能就增加多少。
二 对分子势能的深入理解
(3)分子势能变化。①r>r0时,r增大,分子势能增加。②r
(4)微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化,但不能理解为物体体积越大,分子势能就越大,因为分子势能除了与物体的体积有关外,还与物态有关。同样是物体体积增大,有时体现为分子势能增大(在r>r0范围内),有时体现为分子势能减小(在r
从曲线上可看出:(1)在rr0处,曲线比较缓,这是因为分子间的引力随分子间距的增大而减小,分子势能的增加也就变慢。(3)在r=r0处,分子势能最小,但不一定为零,因为零势能位置是任意选定的。一般取无穷远处分子势能为零,则分子势能最小的位置是在r=r0处,且为负值,故分子势能最小与分子势能为零绝不是同一回事。
一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子动能和分子势能如何变化?提示:一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,温度不变,分子平均动能不变,分子总数不变,所以分子总动能不变;在这个过程中,分子间的距离增大,分子势能增大。
典例剖析(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力,F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放,则( )A.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的分子势能一直减小D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能先减小后增加
解析:乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大,而后受甲的斥力作用做减速运动,选项A错误,B正确;乙分子由a到b的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,选项C正确;而乙分子从b到d的过程,先是引力做正功,分子势能减少,后来克服斥力做功,分子势能增加,选项D正确。
规律总结 分子势能图像问题的解题技巧 1.首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点意义的不同。 (1)分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0,而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0。 (2)分子势能图像与r轴交点的距离小于r0,分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0。 2.其次要把图像上的信息转化为分子间距离,再求解其他问题。
学以致用(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力F与两分子间距离x的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力,a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,则( )A.乙分子由a到c的过程中,作用力F一直减小B.乙分子由a到c的过程中,作用力F先减小后增大C.乙分子由b到d的过程中,作用力F一直做负功D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能先减小后增大
解析:乙分子由a到c的过程中,作用力F先是斥力后是引力,先减小后增大,选项A错误,B正确;乙分子由b到d的过程中,分子力是引力,则作用力F一直做负功,两分子间的分子势能一直变大,选项C正确,D错误。
重难归纳1.对内能的理解。(1)物体温度升高,内能不一定增加;温度不变,内能可能改变;温度降低,内能可能增加。(2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,它取决于物质的量、温度、体积及物态;内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义。
(3)物体的机械运动对应着机械能,分子热运动对应着内能,内能和机械能是两种不同形式的能量。物体的内能跟物体的机械运动状态无关。物体具有内能的同时又可以具有机械能。
2.内能与热量的区别。(1)内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能,而热量是一个过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量。(2)如果没有热传递,就无所谓热量,但此时物体仍具有一定的内能。例如,我们不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。
3.内能和机械能的区别与联系。
4.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,但由于分子间的距离变化,分子势能变化,所以物体的内能变化。
(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水相比哪个内能多?(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比哪个内能多?(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水相比哪个内能多?(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气相比哪个内能多?提示:(1)两者质量一样,同种物质,所以分子数目一样,而80 ℃的水比40 ℃的水的分子平均动能大,若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化,则1 kg的80 ℃的水的内能多。
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较,2 kg的40 ℃的水内能多,因为后者分子数目多。(3)虽然100 ℃的开水的分子平均动能较大,但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多,故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多。(4)它们的质量相等,因而所含分子数相等,分子的平均动能也相同,但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大,故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多。
典例剖析下列说法正确的是( )A.在铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A、B两物体的温度相同时,内能相同,分子热运动的平均速率也相同D.A、B两物体的温度相同时, A、B两物体的内能可能不同,分子热运动的平均速率也可能不同
解析:在铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,分子的平均动能不变,但是由于吸收热量,内能增加,选项A错误;宏观物体的机械运动与微观分子的动能无关,选项B错误;A、B 两物体的温度相同时,分子热运动的平均动能相同,但是由于分子的质量不一定相同,则分子平均速率不一定相同;物体的内能与温度、体积及物质的量都有关系,则两物体的温度相同时内能不一定相同,选项C错误,D正确。
规律总结 1.内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,与物体的宏观运动状态无关,它取决于物质的量、温度、体积及物态。 2.研究热现象时,一般不考虑机械能, 在机械运动中有摩擦时,有可能发生机械能转化为内能的现象。 3.物体温度升高,内能不一定增加;温度不变,内能可能改变;温度降低,内能可能增加。
学以致用1.下列说法正确的是( )A.只要温度相同,任何物体分子的平均动能都相同B.分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.对由同一种物质组成的物体,温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率答案:A
解析:温度是分子平均动能的标志,温度相同,任何物体分子的平均动能都相同,选项A正确;从微观来看,分子动能指的是由于分子做无规则的热运动具有的动能,选项B错误;物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,对一个或几个分子不存在内能这一概念,选项C错误;温度是分子的平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能大,但不是温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率,选项D错误。
2.一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中( )A.分子引力增大,分子斥力减小B.分子势能增加C.乙醚的内能不变D.分子平均动能增加答案:B
解析:乙醚液体蒸发过程,分子间的距离变大,分子间的引力和斥力都会减小,故A错误;蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功,分子势能增加,故B正确;一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体过程中,要从外界吸收热量,由于温度不变,故分子平均动能不变,分子势能增加,故内能增加,故C错误;由于温度是分子平均动能的标志,故分子平均动能不变,故D错误。
1.关于温度与分子动能的关系,下列说法正确的是( )A.某物体的温度为0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体,其分子平均动能较大,则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高答案:B
解析:某物体温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地做无规则运动,选项A错误;温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高的物体,分子的平均动能越大,但由于分子的质量不一定相同,则分子平均速率不一定越大,选项B正确,C错误;物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关,物体的运动速度越大,不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定高,选项D错误。
2.下列关于物体内能的说法正确的是( )A.一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能B.物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能 C.当一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大答案:B
解析:根据内能的概念可知,物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能,故选项A错误,B正确;当一个物体的机械能发生变化时,其内能不一定发生变化,故选项C错误;温度高的物体的内能不一定比温度低的物体的内能大,故选项D错误。
3.下列关于分子势能的说法正确的是( )A.分子间作用力做负功,分子势能一定减少B.分子间作用力做正功,分子势能一定减少C.分子间距离增大时,分子势能一定增加D.分子间距离减小时,分子势能一定增加答案:B
解析:分子间作用力做正功,分子的势能减少;分子间作用力做负功,分子势能增加,选项A错误,B正确。在平衡位置以内,分子间距离增大时,分子势能减少,选项C错误。在平衡位置以外,分子间距离减小时,分子势能减少,选项D错误。
4.下图为两分子间的作用力F与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( )A.在r>r0阶段,随着r增大,F做负功,分子势能增加B.在r>r0阶段,随着r减小,F做正功,分子势能增加C.在r
解析:氧气温度不变,体积不变,内能不变,选项A错误,B正确;汽车机械能减小,转化为内能,汽车(轮胎)内能增加,选项C正确,D错误。
6.放在光滑水平面上的物体,受到一个水平方向的作用力而做匀加速直线运动,有人说:“随着物体运动加快,物体内分子的运动也加快,因此分子的平均动能增大,物体的温度升高。”这种说法是否正确?为什么?答案:错误 原因见解析
1.知道分子的动能和温度的微观含义。2.通过类比重力做功的特点及重力势能,了解分子势能,知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。3.知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。
一、分子动能1.分子动能。做热运动的分子跟运动的物体一样也具有动能,这就是 分子动能 。 2.分子的平均动能。热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,重要的不是系统中某个分子的动能大小,而是所有分子的动能的 平均值 ,这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
3.温度的微观解释。物体的温度是它的分子热运动平均动能的 标志 。 微思考 在热现象的研究中,为什么研究单个分子的动能没有意义,而是要研究所有分子的动能的平均值?提示:物体内分子是大量的,各个分子的速度大小不同,因此,每个分子的动能大小不同,并且还在不断地改变。热现象是大量分子热运动的结果,因此研究单个分子运动的动能没有意义,而是要研究大量分子运动的平均动能。
二、分子势能1.定义:分子间存在相互作用力,可以证明分子间的作用力所做的功与路径 无关 ,分子组成的系统具有 分子势能 。2.决定因素。(1)宏观上:分子势能的大小与物体的 体积 有关。 (2)微观上:分子势能与分子间的 距离 有关。
3.分子势能与分子间距离的关系。(1)当r>r0时,分子间的作用力表现为 引力 ,若r增大,需克服引力做功,分子势能 增加 。 (2)当r
三、物体的内能1.定义:物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和。 2.内能的普遍性:组成任何物体的分子都在做无规则的热运动,所以任何物体都具有 内能 。
3.决定因素。(1)物体所含的分子总数由 物质的量 决定。 (2)分子热运动的平均动能由 温度 决定。 (3)分子势能与物体的 体积 有关。 物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。
微判断 (1)速度增大时,物体的内能一定增大。( )(2)铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变。( )(3)分子势能可以为正值、负值、零。( )(4)温度高的物体内能大。( )(5)物体的温度和体积变化时,内能一般会发生改变。( )
重难归纳1.单个分子的动能。物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能。物体中分子热运动的速率大小不一,所以各个分子的动能也有大有小,而且在不断改变,单个分子的动能没有意义。
一 对分子动能的深入理解
2.分子的平均动能。(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。(2)温度是分子平均动能的标志,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,由于不同物质分子的质量不一定相同,因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。(3)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计规律。温度升高,分子平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大。
3.物体内分子的总动能。物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和,它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。
运动的铁球速度越来越大,则铁分子的平均动能越来越大,这种说法对吗?提示:不对。铁球的速度变大,是指其机械运动的速度,即其机械运动的动能变大,而分子平均动能是指分子热运动的动能,与温度有关。
典例剖析相同质量的氧气和氢气温度相同,下列说法正确的是( )A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大C.两种气体的分子平均动能一定相等D.两种气体的分子平均速率一定相等答案:C
解析:温度是分子平均动能的标志,氧气和氢气的温度相同,其分子的平均动能应相同,故选项C正确;但分子的运动速率有的大、有的小,各个分子的动能并不相同,只是所有分子的动能的平均值相同,故选项A、B错误;两种分子的分子质量不同,则平均速率不同,故选项D错误。
特别提醒 1.温度是分子平均动能的标志,与单个分子的动能没有关系。 2.每个分子都有分子动能且不为零。 3.温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。
学以致用两个相同的容器中,分别盛有质量相等、温度相同的氧气和氢气,则它们的( )A.压强相等B.分子运动的平均速率相等C.分子的平均动能相等,压强不等D.分子的平均动能相等,压强相等答案:C
解析:决定气体压强的因素是单位体积内的分子数和气体分子的平均动能;因为体积相同,氮气和氧气的质量相等,氮气和氧气的分子质量不同,故单位体积内的分子数不同;温度相同,气体分子的平均动能相等,故压强不相等,故选项C正确,A、D错误;温度是分子平均动能的标志,温度相等,分子平均动能相等,氮气和氧气的分子质量不同,分子运动的平均速率不相等,故选项B错误。
重难归纳1.分子势能与分子间的作用力做功的关系。(1)分子间的作用力做正功,分子势能减少,分子间的作用力做了多少正功,分子势能就减少多少。(2)分子间的作用力做负功,分子势能增加,克服分子间的作用力做了多少功,分子势能就增加多少。
二 对分子势能的深入理解
(3)分子势能变化。①r>r0时,r增大,分子势能增加。②r
(4)微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化,但不能理解为物体体积越大,分子势能就越大,因为分子势能除了与物体的体积有关外,还与物态有关。同样是物体体积增大,有时体现为分子势能增大(在r>r0范围内),有时体现为分子势能减小(在r
从曲线上可看出:(1)在r
一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子动能和分子势能如何变化?提示:一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,温度不变,分子平均动能不变,分子总数不变,所以分子总动能不变;在这个过程中,分子间的距离增大,分子势能增大。
典例剖析(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力,F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放,则( )A.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的分子势能一直减小D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能先减小后增加
解析:乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大,而后受甲的斥力作用做减速运动,选项A错误,B正确;乙分子由a到b的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,选项C正确;而乙分子从b到d的过程,先是引力做正功,分子势能减少,后来克服斥力做功,分子势能增加,选项D正确。
规律总结 分子势能图像问题的解题技巧 1.首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点意义的不同。 (1)分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0,而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0。 (2)分子势能图像与r轴交点的距离小于r0,分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0。 2.其次要把图像上的信息转化为分子间距离,再求解其他问题。
学以致用(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力F与两分子间距离x的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力,a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,则( )A.乙分子由a到c的过程中,作用力F一直减小B.乙分子由a到c的过程中,作用力F先减小后增大C.乙分子由b到d的过程中,作用力F一直做负功D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能先减小后增大
解析:乙分子由a到c的过程中,作用力F先是斥力后是引力,先减小后增大,选项A错误,B正确;乙分子由b到d的过程中,分子力是引力,则作用力F一直做负功,两分子间的分子势能一直变大,选项C正确,D错误。
重难归纳1.对内能的理解。(1)物体温度升高,内能不一定增加;温度不变,内能可能改变;温度降低,内能可能增加。(2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,它取决于物质的量、温度、体积及物态;内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义。
(3)物体的机械运动对应着机械能,分子热运动对应着内能,内能和机械能是两种不同形式的能量。物体的内能跟物体的机械运动状态无关。物体具有内能的同时又可以具有机械能。
2.内能与热量的区别。(1)内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能,而热量是一个过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量。(2)如果没有热传递,就无所谓热量,但此时物体仍具有一定的内能。例如,我们不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。
3.内能和机械能的区别与联系。
4.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,但由于分子间的距离变化,分子势能变化,所以物体的内能变化。
(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水相比哪个内能多?(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比哪个内能多?(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水相比哪个内能多?(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气相比哪个内能多?提示:(1)两者质量一样,同种物质,所以分子数目一样,而80 ℃的水比40 ℃的水的分子平均动能大,若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化,则1 kg的80 ℃的水的内能多。
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较,2 kg的40 ℃的水内能多,因为后者分子数目多。(3)虽然100 ℃的开水的分子平均动能较大,但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多,故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多。(4)它们的质量相等,因而所含分子数相等,分子的平均动能也相同,但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大,故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多。
典例剖析下列说法正确的是( )A.在铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A、B两物体的温度相同时,内能相同,分子热运动的平均速率也相同D.A、B两物体的温度相同时, A、B两物体的内能可能不同,分子热运动的平均速率也可能不同
解析:在铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,分子的平均动能不变,但是由于吸收热量,内能增加,选项A错误;宏观物体的机械运动与微观分子的动能无关,选项B错误;A、B 两物体的温度相同时,分子热运动的平均动能相同,但是由于分子的质量不一定相同,则分子平均速率不一定相同;物体的内能与温度、体积及物质的量都有关系,则两物体的温度相同时内能不一定相同,选项C错误,D正确。
规律总结 1.内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,与物体的宏观运动状态无关,它取决于物质的量、温度、体积及物态。 2.研究热现象时,一般不考虑机械能, 在机械运动中有摩擦时,有可能发生机械能转化为内能的现象。 3.物体温度升高,内能不一定增加;温度不变,内能可能改变;温度降低,内能可能增加。
学以致用1.下列说法正确的是( )A.只要温度相同,任何物体分子的平均动能都相同B.分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.对由同一种物质组成的物体,温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率答案:A
解析:温度是分子平均动能的标志,温度相同,任何物体分子的平均动能都相同,选项A正确;从微观来看,分子动能指的是由于分子做无规则的热运动具有的动能,选项B错误;物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,对一个或几个分子不存在内能这一概念,选项C错误;温度是分子的平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能大,但不是温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率,选项D错误。
2.一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中( )A.分子引力增大,分子斥力减小B.分子势能增加C.乙醚的内能不变D.分子平均动能增加答案:B
解析:乙醚液体蒸发过程,分子间的距离变大,分子间的引力和斥力都会减小,故A错误;蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功,分子势能增加,故B正确;一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体过程中,要从外界吸收热量,由于温度不变,故分子平均动能不变,分子势能增加,故内能增加,故C错误;由于温度是分子平均动能的标志,故分子平均动能不变,故D错误。
1.关于温度与分子动能的关系,下列说法正确的是( )A.某物体的温度为0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体,其分子平均动能较大,则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高答案:B
解析:某物体温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地做无规则运动,选项A错误;温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高的物体,分子的平均动能越大,但由于分子的质量不一定相同,则分子平均速率不一定越大,选项B正确,C错误;物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关,物体的运动速度越大,不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定高,选项D错误。
2.下列关于物体内能的说法正确的是( )A.一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能B.物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能 C.当一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大答案:B
解析:根据内能的概念可知,物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能,故选项A错误,B正确;当一个物体的机械能发生变化时,其内能不一定发生变化,故选项C错误;温度高的物体的内能不一定比温度低的物体的内能大,故选项D错误。
3.下列关于分子势能的说法正确的是( )A.分子间作用力做负功,分子势能一定减少B.分子间作用力做正功,分子势能一定减少C.分子间距离增大时,分子势能一定增加D.分子间距离减小时,分子势能一定增加答案:B
解析:分子间作用力做正功,分子的势能减少;分子间作用力做负功,分子势能增加,选项A错误,B正确。在平衡位置以内,分子间距离增大时,分子势能减少,选项C错误。在平衡位置以外,分子间距离减小时,分子势能减少,选项D错误。
4.下图为两分子间的作用力F与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( )A.在r>r0阶段,随着r增大,F做负功,分子势能增加B.在r>r0阶段,随着r减小,F做正功,分子势能增加C.在r
解析:氧气温度不变,体积不变,内能不变,选项A错误,B正确;汽车机械能减小,转化为内能,汽车(轮胎)内能增加,选项C正确,D错误。
6.放在光滑水平面上的物体,受到一个水平方向的作用力而做匀加速直线运动,有人说:“随着物体运动加快,物体内分子的运动也加快,因此分子的平均动能增大,物体的温度升高。”这种说法是否正确?为什么?答案:错误 原因见解析
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