高中物理 温度与内能课件 鲁科选修33

三、内能及相关概念的对比 1．区分三组概念
(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内 能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具 有多少热量，只能说传递了多少热量． (2)热量与温度 热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分 子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是 两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温 度．
3．温度的意义 (1)宏观：描述物体的冷热程度． (2)微观：分子平均动能的标志．
【例1】 下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法 是
() A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大 C．物体温度升高时，分子平均动能增大 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 答案 C
(3)当r<r0时，分子力表现为斥力．当r减小时，分子力做负功， 分子势能增大，因此分子势能随分子间距离的减小而增大． (4)当r＝r0时，分子力为零．当r增大时，分子力做负功，分 子势能增大；当r减小时，分子力做负功，分子势能增大， 因此r＝r0时分子势能最小． 分子势能与分子间的距离r的关系如图1－3－2所示．
解析 某种气体温度是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运动，A错误；当温度升高时， 分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都 增大，B错，C对；物体的运动速度越大，物体的动能越大， 这并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，D错．
借题发挥 (1)虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 ℃)时物体中分子的平均动能却不为零． (2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速 度是完全不同的两个概念．
热量和内能变化的过程相联系，热量是
过程．量
一、对分子动能的理解 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 (1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计 意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子 的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的 动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总 和随温度的升高而增加． (2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、 压强、体积无关，只要温度相同，分子的平均动能都相 等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下， 不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同．
无规则运动 、分子
间 有相互作用力 ，所以任何物体都具有 内能 ．
3．相关因素：物体的内能与物体的 质量 、 温度 和
体积 有关．
4．改变内能的方式： 做功 和 热传递
(1)做功可以使其他形式的能与内能发生转化，内能的变 化量可以用 做功的多少 来量度．
(2)热传递改变物体内能时，内能的变化量由 热来量量度，
二、对分子势能的深化理解 1．分子势能
由分子间的相对位置决定的能叫分子势能． 2．分子势能的变化与分子间距离的关系
分子势能是由分子间的相对位置决定的．当分子间的距 离发生变化时，分子力要做功．当分子力做正功时，分 子势能减小；
图1－3－1
当分子力做负功时，分子势能增大．由分子间的作用力F与 分子间的距离r之间的关系(如图1－3－1所示)可知(取r→∞时 分子势能为零)： (1)当r≫r0(r0表示两分子间的平衡距离，下同)时，分子间的 作用力小到可忽略不计，可以认为分子间没有相互作用力， 这时的分子势能为零(没有分子势能)． (2)当r>r0时，分子力表现为引力．当r增大时，分子力做负功， 因此分子势能随分子间距离的增大而增大．
(1)宏观上：与物体的 体积 有关． (2)微观上：与分子间的 距离 有关． ①若r>r0，当r增大时，分子势能 增加 ． ②若r<r0，当r减小时，分子势能 增加 ． ③若r＝r0，分子势能最小．
三、物体的内能
1．定义：物体中所有分子热运动的动能和 分子势能 的总
和．
2．普遍性：分子永不停息地做
图1－3－2
【例2】 甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可 以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能 再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法
正确的是
A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小 C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大 答案 D
()
解析 r>r0时，两分子靠近分子力时做正功，EP减小；r<r0 时，两分子靠近分子力做负功，EP增加． 借题发挥 (1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联 系．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势 能增加．分子力做功的值等于分子势能的变化量． (2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、 减小就得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功情 况．
解析 铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量，所以内能增加， 故A错；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能 相同，故D项正确；有热量从A传到B，只说明A的温度高， 内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C 项错；机械运动的速度增大，动能增加，与分子热运动的平 均动能无关系，内能也不一定增加，故B错.
(1)温度升高时，分子平均动能 增加 ；温度降低时，分 子平均动能 减小 ．(填“增加”或“减小”) (2)分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成 正比 ． (3)温度的微观本质：温度是物体内分子热运动 平均动能 的标志．
二、分子势能
1．定义：分子具有的由分子间的相对位置决定的势能． 2．分子势能的决定因素
2．内能和机械能的区别 (1)内能是由物体内大量分子热运动和分子间的相对位置 决定的能量，是所有分子热运动的动能和分子势能的总 和．而机械能是由物体的机械运动和物体形变等决定的能 量，它是对宏观物体整体来说的． (2)物体具有内能的同时又可以具有机械能．当物体的机 械能增加时，内能不一定增加，但机械能与内能之间可以 相互转化．
【例3】 对于热量、功和内能，三者的说法正确的是 ()
A．热量、功、内能三者的物理意义等同 B．热量、功都可以作为物体内能的量度 C．热量、功、内能的单位不相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定 的 答案 D
解析 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总 和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径， 这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中 物体内能变化多少的，而功也是量度用做功的方式来改变物 体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是 过程量，内能是状态量，D正确．
【例4】 下列说法正确的是 ()
A．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两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说 明物体A的内能大于物体B的内能 D．A，B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能 不同，分子的平均速率也可能不同 答案 D
高中物理·选修3-3·鲁科版
第3节 温度与内能
[目标定位] 1.了解温度与分子的平均动能，知道温度是物 体内分子热运动平均动能的标志． 2.知道什么是分子势能， 知道分子势能随分子距离变化的关系． 3.知道什么是内能， 知道物能 1．分子动能：分子由于做热运动所具有的动能． 2．平均动能：大量分子动能的 平均值 ． 3．温度与平均动能的关系
(3)热量与功 热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量 的热量与一定量的功相当，但它们之间有着本质的区别． ①通过做功改变物体的内能时，是其它形式的能和内能的转 化，内能的变化量可以用做功的多少来量变． ②通过热传递而改变物体内能时，是内能在不同物体间的转 移，内能的变化量由热量来量变．