2018－2019学年高中物理第一章分子动理论第五节物体的内能讲义含解析粤教版选修3

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1、物体的内能1．分子由于热运动而具有动能，因分子热运动的无规则性，研究热现象时，我们研究的是物体内所有分子动能的平均值，这个动能叫做分子的平均动能，它的标志是温度。2．分子势能和重力势能类似，它是由分子力和分子间的相对位置所决定的势能，它与分子间距离的变化规律可用分子力做功来恒量，分子力做正功，分子势能减少，分子力做负功，分子势能增加，且分子力做功的数值等于分子势能的变化量。3．物体的内能包括物体中所有分子的动能和势能，它从宏观上决定于物质的量、温度、体积，同时受物态变化的影响。4．气体分子间距离大约为分子直径的10倍，分子间的作用力十分微弱，当气体分子间距离变化时，分子力所

2、做的功非常小，因此，分子势能的变化可以忽略。5．一般情况下，人们把气体分子看作没有相互作用的质点，这种气体的简化模型称为理想气体微观模型，因此，它的内能只取决于物质的量和温度这两个宏观量。分子动能和分子势能1.分子的动能(1)定义：分子由于热运动而具有的动能。(2)分子的动能与温度的关系①单个分子的动能由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义。②分子的平均动能温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，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，

3、因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。2．分子势能(1)定义：分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能。(2)分子势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关。分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。①当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离增大而增大。②当分子间的距离r

4、)的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图所示的曲线表示。从图线上看出，当r＝r0时，分子势能最小。(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)物体的温度升高，分子的热运动加剧，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大。温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应。(3)分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某种力对应又由相对应位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化。1．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

5、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．两种气体的分子势能一定相等解析：选C　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，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。分子势能与分子间距离有关，即与体积有关，因此无法比较两种气体的分子势能，因此，只有C选项正确。物体的内能1.定义物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。2．内能的决定因素(1)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且相互作用着的分子所组成的。(2)决定物体内能的因素：从宏观上看：物体内能的大小

6、由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。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。3．理想气体及其内能(1)理想气体微观模型：把一般情况下的气体分子看作是没有相互作用的质点。(2)理想气体的内能①忽略气体分子的相互作用力和分子势能。②从宏观上看，理想气体的内能由气体的摩尔数、温度二个因素决定。从微观上看，由组成气体的分子总数和分子热运动的平均动能决定。4．内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子的热运动宏观物体的机械运动决定因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零

7、势能面的高度或弹性形变)是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化(1)研究物体的内能变化时，要从分子动能和分子势能两个方面全面考虑(理想气体除外)，物体温度升高时，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)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。2．关于机械能和内能，下列说法中正确的是(　　)A．机械能大的物体，其内能一定很大B．物体的机械能损失时，内能却可以增加C．物体的内能损失时，机械能必然减少D．物体的内能为零