第4节物体的内能ljj

第十一章第十一章 分子热运动分子热运动 能量守恒能量守恒 陶志明陶志明四、物体的内能四、物体的内能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分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做能叫做分子动能分子动能 大量分子的运动速率不尽相同，以中等速率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分子的动能，而是大量分子动能的平均值2 2平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的子热运动的平均动能平均动能 温度温度分子热运动的分子热运动的平均动能平均动能 大小与什么量有关？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点击下图观看动画演示温度与分子动能的关系温度温度 （1 1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度 （2 2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：）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温度是物体分子热运动的，温度温度越高，物体分子热运动的平均动能越大越高，物体分子热运动的平均动能越大温温 度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。分子平均速率分子的平均动能分子总动能不同分子、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分子间存在相互的作用力分子间存在相互的作用力(分子力：引力和斥力分子力：引力和斥力)地面上的物体地面上的物体,由于与地球相互作用由于与地球相互作用重力势能重力势能发生弹性形变的弹簧发生弹性形变的弹簧,相互作用相互作用弹性势能弹性势能分子间相互作用分子间相互作用分子势能分子势能分子势能分子势能: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它们的相对位置所决定的能.地面上的物体地面上的物体,由于与地球相互作用由于与地球相互作用重力势能重力势能发生弹性形变的弹簧发生弹性形变的弹簧,相互作用相互作用弹性势能弹性势能分子间相互作用分子间相互作用分子势能分子势能弹性势能的弹性势能的变化与弹力变化与弹力做功有关做功有关重力势能的重力势能的变化与重力变化与重力做功有关做功有关分子势能的分子势能的变化与分子变化与分子力做功有关力做功有关1 1分子势能：由于分子间存在相互作用力，并由分子势能：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它们的相对位置决定的能叫做分子势能分子势能2 2分子力做功跟分子势能变化的关系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最小分子力随分子间距的变化图分子力随分子间距的变化图结论结论：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）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）从 微 观 上 看：分 子 势 能 跟 分 子 间 距 离 r 有 关 有 关 1、一般选取两分子间距离很大（、一般选取两分子间距离很大（r r1010r0）时，分子势能为零）时，分子势能为零 2、在、在rr0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程过程中，分子力做正功，分子势能减小中，分子力做正功，分子势能减小 3、在、在rr0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过过程中，分子力也做正功，分子势能也减小程中，分子力也做正功，分子势能也减小 当两分子间距离当两分子间距离rr0时，分子势能最小时，分子势能最小三、物体的内能三、物体的内能1 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的总和叫做物体的内能物体的内能也叫做物体的也叫做物体的热力学能热力学能2 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则热运动并且相互作用着的分子所组成3 3决定物体内能的因素决定物体内能的因素（1 1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度）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和体积三个因素决定（2 2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，）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分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定1.决定能量的因素不同内能只与物体的决定能量的因素不同内能只与物体的温度温度和和体积体积有关，而与整个物体的运动速有关，而与整个物体的运动速度和物体的相对位置无关机械能只与物度和物体的相对位置无关机械能只与物体的体的运动速度运动速度和和跟其他物体的相对位置跟其他物体的相对位置有有关，与物体的温度体积无关关，与物体的温度体积无关 2一个具有机械能的物体，同时也具有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内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能械能 四、物体的内能跟机械能的区别四、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K 不同分子动能的平均值仅和温度有关分 子分 子动 能动 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 rr0时,rP;0时,rP。0时，P最低P随物态的变化而变化分 子分 子势 能势 能物体内所有分子的K 和P 总和物体的内能与温度和体积有关物体物体内能内能例题：例题：有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速有甲、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（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甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度的温度D甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快子运动的快解析：解析：A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气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分子质量无法比较因而无法比较两种气体温度的高低故的高低故A、B错，错，C正确，速率的平均值大，并正确，速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故不一定每个分子速率都大，故D错错 所以，正确选项是所以，正确选项是C 10Kg 500C 水分子的平均动能水分子的平均动能_1Kg 500C 水水分子平均动能分子平均动能10Kg 500C 水的内能水的内能_ 1Kg 500C 的水的内能的水的内能例例3：质量相同的氢气和氧气，温度相同，下列说法正确：质量相同的氢气和氧气，温度相同，下列说法正确的是（的是（）A每个氧分子的动能都比每个氢分子的动能大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两种气体分子的平均速率一定相等例例4：有两个分子，用：有两个分子，用r表示它们之间的距离，当表示它们之间的距离，当 r=r0时，两分时，两分子间的斥力和引力相等，使两分子从相距很远处（子间的斥力和引力相等，使两分子从相距很远处（r r0）逐）逐渐靠近，直至不能靠近为止（渐靠近，直至不能靠近为止（r r0）在整个过程中两分子间）在整个过程中两分子间相互作用的势能（相互作用的势能（）A一直增加一直增加 B一直减小一直减小 C先增加后减小先增加后减小 D先减小后增加先减小后增加CD例例5：若已知分子势能增大，则在这个过程中：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一定克服分子力做功 B分子力一定减小分子力一定减小 C分子间距离的变化情况无法确定分子间距离的变化情况无法确定 D以上说法都不正确以上说法都不正确A C小结：小结：1、物体的内能是组成物体的所有分子做热运、物体的内能是组成物体的所有分子做热运动的动能和分子势能的总和动的动能和分子势能的总和2、温度是物体分子热运动平均动能的标志、温度是物体分子热运动平均动能的标志3、决定物体内能的因素、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）从宏观上看：物体内能的大小由物体的三个因素决定三个因素决定（2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的三个因素决定三个因素决定 （1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的）从宏观上看：物体内能的大小由物体的三个因素决定三个因素决定（2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的三个因素三个因素决定决定物体内能是可以被改变的！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？通过什么途径可以改变物体内能？一、做功一、做功外界对物体做功外界对物体做功（外界消耗机械能）（外界消耗机械能）内能转化为机械能内能转化为机械能物体对外做功物体对外做功（外界获得机械能）（外界获得机械能）机械能转化为内能机械能转化为内能实质实质:其它形式的能其它形式的能 内能内能转化转化二、热传递也可以改变物体的内能二、热传递也可以改变物体的内能外界传递给物体热量外界传递给物体热量物体的内能就增加物体的内能就增加 物体传递给外界热量物体传递给外界热量物体的内能就减少物体的内能就减少 实质实质:（高温）内能（高温）内能 （低温）内能（低温）内能转移转移 内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能有不同的内能内能与热量的区别内能与热量的区别 热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能！如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能！热传递时，内能的改变是用热传递时，内能的改变是用热量热量来量度的来量度的1 1、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是:A A、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程过程B B、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此对物体做功就是对物体传热对物体做功就是对物体传热C C、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少物体一部分向另一部分转移的内能的多少DD、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少E E、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的物体，最后温度相同物体，最后温度相同（A，C）2 2、关于物体内能，下列说法中正确的是、关于物体内能，下列说法中正确的是:A A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做功来改变物体内能功来改变物体内能B B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来使物体内能增大使物体内能增大C C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的来改变物体内能的DD、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能改变物体的内能（A，C）10Kg1000C水的内能水的内能_10Kg1000C的水蒸气的内能的水蒸气的内能10Kg 00C 水的内能水的内能_10Kg 00C 的冰的内能的冰的内能