第12.1節(jié)物體的內(nèi)能（原卷版）

第十二章熱力學定律12.1物體的內(nèi)能??目標導航知識要點難易度1.分子平均動能：只與溫度有關2.分子勢能：r=r0時分子勢能最小，總勢能與體積有關3.內(nèi)能=分子動能+分子勢能4.做功和熱傳遞：兩種改變內(nèi)能的方式，等效5.氣體體積增大，對外做功；氣體體積減小，外界對氣體做功★★

★★★★★★★★★??知識精講一、物體的內(nèi)能1.分子動能；(1)定義：分子永不停息的做無規(guī)則運動所具有的動能。表達式：(2)分子熱運動的平均動能：大量分子熱運動動能的平均值。表達式：(3)溫度是分子熱運動平均動能的唯一標志。溫度越高，分子熱運動平均動能越大。溫度是宏觀物理量，分子平均動能是微觀物理量。溫度不變時，單個分子動能不斷變化，但分子平均動能不變。2.分子勢能：(1)定義：分子間有相互作用力，作用力的大小和方向與相對位置有關，與位置相關的能量叫分子勢能。(2)分子勢能模型當分子從無限遠處逐漸靠近的過程中，r0為平衡位置，分子引力=分子斥力①當r>r0時，分子力為引力，力的方向與位移方向相同，分子力做正功，動能增加，勢能減小。②當r<r0時，分子力為斥力，力的方向與位移方向相反，分子力做負功，動能減小，勢能增加。所以，在r=r0時，勢能最小，動能最大。以無限遠處分子勢能為0點，則r0處分子勢能為負值。(3)分子勢能和體積有關：體積變化，分子間距變化，分子勢能變化。5.內(nèi)能(1)定義：物體所有大量分子動能和分子勢能的總和稱為內(nèi)能，通常用U表示?？倓幽?分子數(shù)×分子平均動能。(2)內(nèi)能是宏觀物理量，與物體溫度、體積有關。(3)由于分子熱運動永不停息，所以物體內(nèi)部永遠大于0。(4)理想氣體：分子間距比較大，分子勢能可以忽略，內(nèi)能等于分子動能總和。另一說法：溫度不太低、壓強不太大時可看作理想氣體。(5)內(nèi)能和機械能的區(qū)別：熱運動具有內(nèi)能，機械運動具有機械能（動能和勢能）。例1.右圖為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關系曲線，下列說法正確的是（A）當r大于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力（B）當r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力（C）當r等于r1時，分子間的作用力為零（D）在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負功二、物體內(nèi)能的變化1.改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞，兩種方式是等效的。①對物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對外做功（對物體做負功），物體內(nèi)能減少。氣體：氣體膨脹，體積增大，對外界做功；（自由膨脹除外）壓縮氣體，體積減小，外界對氣體做功。?熱傳遞：熱量從高溫物體傳遞給低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞給低溫部分。熱平衡：熱傳遞最終達到溫度相等的狀態(tài)。在熱傳遞過程中，物體吸熱，內(nèi)能增加；物體放熱，內(nèi)能減少。?做功和熱傳遞，對改變物體的內(nèi)能等效的。物體內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞兩個因素有關，即吸熱不一定升溫。2.做功是其它形式能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是內(nèi)能在不同物體之間轉(zhuǎn)移。例2.判斷下列說法是否正確：(1)質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同。（）(2)氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大。（）(3)氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變。（）(4)一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關。（）(5)一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加。（）例3.關于溫度和內(nèi)能的理解，下列說法中正確的是()A．溫度是分子平均動能的標志，物體溫度升高，則物體每一個分子的動能都增大B．不計分子之間的分子勢能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能C．1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能D．做功和熱傳遞對改變物體內(nèi)能是等效的，也就是說做功和熱傳遞的實質(zhì)是相同的例4.如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣．以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向左拉的過程中()A．E甲不變，E乙減小 B．E甲不變，E乙增大C．E甲增大，E乙不變 D．E甲增大，E乙減小??鞏固練習1．關于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是（）A．不同物體，溫度相等，內(nèi)能也相等B．要使氣體分子的平均動能增大，外界必須向氣體傳熱C．做功和熱傳遞過程都能改變物體的內(nèi)能，但兩種過程的本質(zhì)不同D．1g0℃的水與1g0℃的冰內(nèi)能相等2.由分子動理論可知，下列說法正確的（）A.液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動B.物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關C.分子間引力總是隨著分子間距離的減小而減小D.分子熱運動越劇烈，物體內(nèi)每個分子的動能越大3．在研究氣體性質(zhì)時，若分子間距離足夠大，可以不計分子大小和分子間相互作用力，我們把它叫做理想氣體。對于一定質(zhì)量的某種理想氣體，下列說法正確的是（）A．氣體溫度升高，每一個分子的動能都增大B．氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大C．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能一定增大D．氣體對外界放熱，氣體內(nèi)能一定減小4.物體分子熱運動平均動能取決于物體的（）（A）壓強（B）溫度（C）體積（D）狀態(tài)5.一個密閉容器由固定導熱板分隔為體積相同的兩部分，分別裝有質(zhì)量不等的同種氣體。當兩部分氣體穩(wěn)定后，它們的（）（A）密度相同（B）分子數(shù)相同（C）分子平均速率相同（D）分子間平均距離相同6.如圖（a），豎直放置的氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的光滑活塞，封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)保持溫度不變，把氣缸如圖（b）放置，重新平衡后，氣缸內(nèi)氣體分子的（）（A）平均速率變大 （B）平均速率變?。–）平均間距變大 （D）平均間距變小7.如圖，絕熱氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，氣缸內(nèi)壁光滑。當外界大氣壓變化時，下列物理量中始終保持不變的是（ ）（A）密封氣體壓強（B）密封氣體體積（C）密封氣體溫度（D）彈簧的彈力8.一個強烈冷卻的空瓶子，放入熱水中，一段時間后瓶塞被彈出，瓶塞被彈出的原因是（ ）（A）瓶內(nèi)氣體分子數(shù)增加 （B）瓶內(nèi)所有氣體分子的運動更劇烈（C） 瓶塞所受氣體分子的平均作用力變大 （D）瓶塞所受外力變小9.將相同質(zhì)量，相同溫度的同種理想氣體放入不同體積的容器，則這兩部分氣體（）（A）平均動能相同，壓強相同 （B）平均動能不同，壓強相同（C）平均動能相同，壓強不同 （D）平均動能不同，壓強不同10.（多選）（）（A）分子力先增大后減小 （B）分子力先做正功后做負功（C）分子勢能先增大后減小 （D）分子動能先增大后減小11.如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示。F＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力，A、B、C、D為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，選項中四個圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢能、動能與兩分子間距離的關系，其中大致正確的是()12.某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則（）A．缸內(nèi)氣體對外做功，分子的平均動能減小B．缸內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能增大C．外界對缸內(nèi)氣體做功，分子的平均動能增大D．外界對缸內(nèi)氣體做功，內(nèi)能減小13.如圖為某種椅子與其升降部分的結構示意圖．M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中()A．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小14.（多選）夏季，長春市的天氣溫差比較大，充足氣的車胎經(jīng)過正午陽光的暴曬容易爆胎．若車胎內(nèi)的氣體可視為理想氣體，爆胎前車胎內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，爆胎過程時間極短．關于車胎內(nèi)的氣體，下列說法正確的是()A．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體壓強增大B．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體吸收熱量，內(nèi)能增大C．爆胎過程中，車胎內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小D．爆胎過程中，車胎內(nèi)氣體分子平均動能不變15.將一定質(zhì)量的0℃的冰溶為0℃的水，此時分子的總動能________，分子的總勢能_________（填“減小”、“不變”或“增大”）。16.一個氣泡自池塘底浮起，上升到水面的過程中，氣泡體積逐漸變大。若水底和水面溫度相同，則上升過程中，氣泡內(nèi)氣體（不可看作理想氣體）的分子動能_______，氣體的內(nèi)能_______（均選填“變大”、“不變”或“變小”）。17．三個瓶子分別盛有質(zhì)量相同的氫氣、氧氣和氮氣，它們