第01章 第03节 温度与内能-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-3）

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，知道物体内能的决定因素． 一、温度与分子平均动能 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 (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[来源:学。科。网] 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 (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，内能的变化量由热量来量度，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． 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 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． 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 图1－3－1 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；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． (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． 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