高中物理物体的内能.ppt

分子运动论基本观点:1、物质是由大量分子组成的2、分子在永不停息地做无规则运动(热运动)3、分子间存在相互的作用力(分子力：引力和斥力)第十一章分子热运动能量守恒四、物体的内能我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。分子运动分子平均动能分子运动无规则存在分子动能分子的动能分子做无规则运动而具有的能量物体里所有分子动能的平均值一、分子的动能1．分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能．大量分子的运动速率不尽相同，以中等速率者占多数．在研究热现象时，有意义的不是一个分子的动能，而是大量分子动能的平均值．2．平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能．温度分子热运动的平均动能大小与什么量有关？点击下图观看动画演示温度与分子动能的关系３．温度（1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度．（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大．温度分子总动能从微观上看与分子的个数和平均动能有关分子总动能从宏观上看与物体的质量，摩尔质量和温度有关。具有相同温度的不同物质的两物体分子平均速率不一定相同并不相同分子的平均动能分子总动能相等不同分子、不同质量的物体，只要处于同一温度，则它们的分子平均动能就相同；但分子运动的平均速率不同需要注意：分子间存在相互的作用力(分子力：引力和斥力)地面上的物体,由于与地球相互作用重力势能发生弹性形变的弹簧,相互作用弹性势能分子间相互作用分子势能分子势能:分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能.地面上的物体,由于与地球相互作用重力势能发生弹性形变的弹簧,相互作用弹性势能分子间相互作用分子势能弹性势能的变化与弹力做功有关重力势能的变化与重力做功有关分子势能的变化与分子力做功有关保守力做正功势能减小保守力做负功势能增大二、分子势能1．分子势能：由于分子间存在相互作用力，并由它们的相对位置决定的能叫做分子势能．2．分子力做功跟分子势能变化的关系分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加．•如果分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。•当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。•如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大结论：分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点rr=r0EpEpEp最小FF斥F引r00r分子力随分子间距的变化图结论：分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点取分子间距离是无限远时分子势能为零值•分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程，分子间的作用力表现为引力，而且距离减少，分子引力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。•分子间距离到达r0以后再减小，分子作用力表现为斥力，在分子间距离减小过程中，克服斥力做功，使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。•取分子间距离是无限远时分子势能为零值r3．决定分子势能的因素（1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关．（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关．1、一般选取两分子间距离很大（r＞10r0）时，分子势能为零．2、在r＞r0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小．3、在r＜r0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中，分子力也做正功，分子势能也减小．当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小．三、物体的内能1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能．也叫做物体的热力学能．2．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并且相互作用着的分子所组成．3．决定物体内能的因素（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．（2）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．1．能量的形式不同．物体的内能和物体的机械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分子间的相对位置而使物体具有的能．而机械能是由于整个物体的机械运动及其与它物体间相对位置而使物体具有的能．2．决定能量的因素不同．内能只与物体的温度和体积有关，而与整个物体的运动速度路物体的相对位置无关．机械能只与物体的运动速度和跟其他物体的相对位置有关，与物体的温度体积无关．3．一个具有机械能的物体，同时也具有内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能．四、物体的内能跟机械能的区别物体的内能•分子因热运动而具有的能量•同温度下各分子的分子动能ＥK不同•分子动能的平均值仅和温度有关分子动能•分子间因有相互作用力而具有的、由它们相对位置决定的能量•r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑。ｒ＝ｒ0时，ＥP最低•ＥP随物态的变化而变化分子势能•物体内所有分子的ＥK和ＥP总和•物体的内能与温度和体积有关物体内能例题：有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（）A．甲气体温度一定高于乙气体的温度B．甲气体温度一定低于乙气体的温度C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快解析：•A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气体温度的微观本质的错误认识，气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关．•本题涉及两种不同气体（即分子质量不同），它们的分子质量无法比较．因而无法比较两种气体温度的高低．故A、B错，C正确，速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故D错．•所以，正确选项是C．例1：一定质量的的冰熔解成的水，其总的分子动能EK，分子势能EP，以及内能E的变化是（）A．EK、EP、E均变大B．EK、EP、E均变小C．EK不变、EP变大、E变大D．EK不变、EP变小、E变小C0C0例2：下列说法正确的有（）A．某气体的温度是，则该气体中每一个分子的温度也是B．运动快的分子温度较高，运动慢的分子温度较低C．如果一摩尔物质的内能为E，则每个分子的内能为E/NA（NA为阿伏伽德罗常数）D．以上说法均不对C0C0CD例3：质量相同的氢气和氧气，温度相同，下列说法正确的是（）A．每个氧分子的动能都比每个氢分子的动能大B．每个氢分子的速率都比每个氧分子的速率大C．两种气体分子平均动能一定相等D．两种气体分子的平均速率一定相等例4：有两个分子，用r表示它们之间的距离，当r=r0时，两分子间的斥力和引力相等，使两分子从相距很远处（rr0）逐渐靠近，直至不能靠近为止（rr0）．在整个过程中两分子间相互作用的势能（）A．一直增加B．一直减小C．先增加后减小D．先减小后增加CD例5：若已知分子势能增大，则在这个过程中（）A．一定克服分子力做功B．分子力一定减小C．分子间距离的变化情况无法确定D．以上说法都不正确AC例6：用力拉着铁块在水平面上运动，铁块内能和机械能有没有变化？•【解析】当地面光滑时，铁块由受到外力后将做加速运动，速度越来越大，但势能保持不变，所以铁块的机械能增加，增加的机械能等于外力对它所做的功．由于运动过程中，铁块所含的分子数，分子无规则运动的平均动能和分子势能都不变化，因而铁块内能不变．•当地面不光滑时，铁块运动中时刻受摩擦力的作用，若所受外力等于地面摩擦力，铁块将匀速运动，机械能不变．若所受外力大于地面的摩擦力，铁块做加速运动，克服摩擦做功将机械能转变为内能，其中一部分使铁块温度升高，分子的平均动能增大，铁块的机械能和内能都增加决定物体内能的因素（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．（2）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．物体内能是可以被改变的！通过什么途径可以改变物体内能？