2016-2017學(xué)年高中物理第七章分子動(dòng)理論5內(nèi)能課件

1、5內(nèi)能,1.知道分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟溫度有關(guān),知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。 2.知道什么是分子勢能,知道改變分子間的距離分子力要做功,因而分子勢能發(fā)生變化;知道分子勢能跟物體的體積有關(guān)。 3.知道什么是內(nèi)能,知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān),能夠區(qū)別內(nèi)能與機(jī)械能。,一,二,一、分子動(dòng)能 1.定義:做熱運(yùn)動(dòng)的分子所具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能。 2.分子的平均動(dòng)能: (1)定義:物體內(nèi)所有分子動(dòng)能的平均值叫作分子的平均動(dòng)能。 (2)決定因素:溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大。,同一溫度下,不同物質(zhì)(如:空氣、水、鐵塊、木頭等)的分子平均動(dòng)能都相同嗎?平均速率呢

2、? 提示:平均動(dòng)能相同,平均速率不一定相同。,三,一,二,二、分子勢能 1.定義:由于分子間存在著分子力,因此分子組成的系統(tǒng)也存在著由分子間的相互位置決定的勢能,這種勢能叫作分子勢能。 2.決定因素: (1)微觀上:分子勢能的大小由分子間相互位置決定。 (2)宏觀上:分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)。 3.變化規(guī)律: (1)當(dāng)分子間距離rr0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力,分子間距離增大時(shí),分子力做負(fù)功,因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大。,(2)當(dāng)分子間距離rr0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,分子間距離減小時(shí),分子力做負(fù)功,因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大。,三,一,二,(3)分子勢能“彈

3、簧小球”模型 分子勢能隨分子間距離的變化類似于彈簧,彈簧為原長相當(dāng)于分子間的距離為r0。彈簧在原長的基礎(chǔ)上無論拉伸還是壓縮,勢能都會(huì)增加。,提示:不一定。例如相同質(zhì)量的0 的水與0 的冰,冰的體積大,但水的分子勢能大于冰的分子勢能。,三,一,三,二,三、內(nèi)能 1.定義:物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢能的總和,叫作物體的內(nèi)能。 2.特點(diǎn):組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),所以任何物體都具有內(nèi)能。 3.決定因素: (1)微觀因素:物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子個(gè)數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定。 (2)宏觀因素:物體內(nèi)能的大小由物體所含物質(zhì)的多少(即物質(zhì)的量)、溫度和

4、體積三個(gè)因素決定。,一,三,二,物體運(yùn)動(dòng)越來越快,其內(nèi)能是否發(fā)生變化? 提示:物體的內(nèi)能指的是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和,物體運(yùn)動(dòng)越來越快對(duì)應(yīng)的是機(jī)械能,兩者本質(zhì)不同,可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化,故物體運(yùn)動(dòng)越來越快,其內(nèi)能有可能變化,也有可能不變。,一、對(duì)分子動(dòng)能的理解 1.單個(gè)分子的動(dòng)能 (1)物體由大量分子組成,每個(gè)分子都有分子動(dòng)能且不為零。 (2)分子在永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),每個(gè)分子動(dòng)能大小不一定相同并且時(shí)刻在變化。 (3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,研究個(gè)別分子的動(dòng)能沒有實(shí)際意義。,2.分子的平均動(dòng)能 分子的平均動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能的平均值。溫度是分子平均

5、動(dòng)能的標(biāo)志,這是溫度的微觀含義。宏觀上物體的冷熱程度是微觀上大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)。溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大。溫度不反映單個(gè)分子的特性,兩個(gè)物體只要溫度相同,它們的分子平均動(dòng)能就相同,但是它們單個(gè)分子動(dòng)能不一定相同,溫度高的物體內(nèi)部也存在著動(dòng)能很小的分子;物質(zhì)種類不同的物體,如果溫度相同,它們分子的平均動(dòng)能就相同,但它們的平均速率不一定相同,因?yàn)榉肿淤|(zhì)量一般不同。,3.分子的總動(dòng)能 物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和。它等于分子的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積,即它與物體的溫度和所含的分子數(shù)目有關(guān)。,溫馨提示(1)溫度是分子平均動(dòng)能的“標(biāo)志”或者“量度”,溫度只與物體內(nèi)大量

6、分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng),與單個(gè)分子的動(dòng)能沒有關(guān)系。 (2)溫度高的物體,分子的平均速率不一定大,還與分子質(zhì)量有關(guān)。,二、對(duì)分子勢能的理解 分子勢能的大小微觀上與分子間的距離有關(guān),宏觀上與物體的體積有關(guān)。分子勢能的變化與分子間的距離發(fā)生變化時(shí)分子力做功情況有關(guān)。 (1)當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)(此時(shí)類似于被拉伸的彈簧),分子間的作用力表現(xiàn)為引力,分子間的距離增大時(shí),克服分子力做功,因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大。 (2)當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)(此時(shí)類似于被壓縮的彈簧),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,分子間的距離減小時(shí),克服分子力做功,因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大。 (3)

7、當(dāng)r=r0時(shí)(此時(shí)相當(dāng)于彈簧處于自由伸長狀態(tài)),分子勢能最小。分子勢能變化曲線如圖所示(規(guī)定無限遠(yuǎn)處分子勢能為0)。,溫馨提示(1)當(dāng)r=r0時(shí),分子勢能最小,但分子勢能最小與分子勢能為零不是一回事。分子勢能的正負(fù)代表大于或小于零勢能點(diǎn)分子勢能,如Ep=-10 J,Ep=0,EpEp。 (2)分子勢能的變化只與分子力做功有關(guān)。分子力做正功,分子勢能減小;分子力做負(fù)功,分子勢能增大。分子力做功的值等于分子勢能的變化量。這與“重力(彈力或電場力)做的功等于重力(彈性或電)勢能變化量的負(fù)值”是一樣的。,三、對(duì)內(nèi)能的理解 1.對(duì)內(nèi)能的理解 任何物體都具有內(nèi)能,因?yàn)橐磺形矬w都是由永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)

8、且相互作用著的分子組成的。內(nèi)能是對(duì)一個(gè)宏觀物體而言的,不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法。 2.內(nèi)能的決定因素 物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān),溫度發(fā)生變化,分子的平均動(dòng)能發(fā)生變化;物體的體積發(fā)生變化,分子勢能發(fā)生變化。還要注意,物體的內(nèi)能還與物態(tài)以及物體所含的分子數(shù)有關(guān),因?yàn)閮?nèi)能是物體內(nèi)所有的分子動(dòng)能和分子勢能的總和。 3.物態(tài)變化對(duì)內(nèi)能的影響 一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí),例如冰的熔化、水在沸騰時(shí)變?yōu)樗魵?溫度不變。此過程中分子的平均動(dòng)能不變,由于分子間的距離變化,分子勢能變化,所以物體的內(nèi)能變化。,溫馨提示(1)物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),但受物態(tài)變化的影響。 (2)物體的溫度升高,內(nèi)能不

9、一定增加;溫度不變,內(nèi)能可能改變;溫度降低,內(nèi)能可能增加。,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,題后反思溫度是物體分子平均動(dòng)能大小的唯一標(biāo)志,因此溫度相同的所有物體的分子平均動(dòng)能都相等,但溫度并不是分子平均速率的標(biāo)志,所以即使溫度相同,分子平均速率也不一定相同。 觸類旁通若本題中氫氣和氧氣的質(zhì)量也相同,試分析這兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能的大小關(guān)系。 答案:氫氣分子的總動(dòng)能大。,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,題后反思首先要明確分子勢能、分子力與分子距離圖象中拐點(diǎn)意義的不同,分子勢能圖象的最低點(diǎn)(最小值)對(duì)應(yīng)的距離是分子平衡距離r0,而分子力圖

10、象的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的距離大于r0;分子勢能圖象與r軸交點(diǎn)表示的距離小于r0,分子力圖象與r軸交點(diǎn)表示平衡距離r0,其次要把圖象上的信息轉(zhuǎn)化為分子間距離再求解其他問題。 觸類旁通若一個(gè)分子固定,另一個(gè)分子從無限遠(yuǎn)逐漸向這個(gè)分子靠近,直到不能再靠近為止,在這個(gè)過程中,兩分子系統(tǒng)的勢能如何變化? 答案:分子力先做正功再做負(fù)功,故兩分子系統(tǒng)的勢能先減小再增大。(也可從圖象中直接讀取),類型一,類型二,類型三,對(duì)內(nèi)能的理解 【例3】 下列說法正確的是() A.分子的動(dòng)能與分子的勢能的和叫作這個(gè)分子的內(nèi)能 B.物體內(nèi)分子勢能由物體的溫度和體積決定 C.物體的速度增大時(shí),物體的內(nèi)能增加 D.物體的動(dòng)能減小時(shí),物體的溫度可能增大 點(diǎn)撥:內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢能的總和,影響分子動(dòng)能和勢能的因素就是影響物體內(nèi)能的因素。,類型一,類型二,類型三,解析:內(nèi)能是針對(duì)物體的,一個(gè)分子無內(nèi)能可言,選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的;物體的分子勢能由分子間距離決定