第01章 第05节 物体的内能-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-3）

第五节　物体的内能 [目标定位]　1.知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法．　2.知道什么是分子势能，分子势能随分子距离变化的关系．理解分子势能与物体的体积有关．　3.知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关．　4.知道理想气体微观模型，知道理想气体的内能只跟温度有关，跟体积无关． 一、分子的动能及温度 1．分子的动能由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能． 2．分子的平均动能：所有分子的热运动动能的平均值．[来源:Z.xx.k.Com] 3．温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志． 二、分子势能 1．定义：分子间存在相互作用力，分子间具有的由它们的相对位置决定的势能． 2．分子势能的决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关． (2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关． 三、物体的内能 1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． 2．决定因素：物体所含的分子总数由物质的量决定，分子的热运动平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响． 3．理想气体微观模型：在一般情况下，我们可以把气体分子简化地看作没有相互作用的质点． 4．理想气体的内能只跟温度有关，温度越高，理想气体的内能越大． 想一想　在高空中高速飞行的飞机中的物体，内能一定大吗？ 答案　不一定．内能包括分子动能和分子势能，分子动能决定于温度，分子势能决定于体积，物体的内能与机械能是完全不同的概念．物体速度大，高度大，只是机械能大，内能不一定大．物体的内能跟物体的机械运动状态无关. [来源:Z&xx&k.Com] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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加 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 答案　C 解析　某物体温度是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．[来源:学#科#网] 针对训练1　(双选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是(　　) A．两种气体分子的平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等 D．两种气体分子热运动的平均速率相等 答案　AB 解析　因温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确；因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且mH2<mO2，平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故选项D错，选项B正确；虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体摩尔质量不同，所以分子数目也就不相等，因此选项C错． 二、对分子势能的深化理解 1．分子势能[来源:学|科|网] 由分子间的相对位置决定的能叫分子势能． 图1－5－1 2．分子势能的变化与分子间距离的关系 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1－5－1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