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第一章 分子动理论
4.分子动能和分子势能
学习目标
1.知道分子热运动的动能与温度有关,知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2.知道什么是分子势能,知道分子势能与分子力做功的关系。
3.知道内能的概念,知道物体的内能与物体的温度和体积有关。
4.分子动能和分子势能
[对应学生用书第14页]
一、分子动能
1.分子动能:分子不停地做 无规则 运动,做热运动的分子也具有 动能 。
2.平均动能:所有分子的动能的 平均值 。温度越高,分子热运动的 平均动能 越大;温度越低,分子热运动的平均动能 越小 。
无规则
动能
平均值
平均动能
越小
4.分子动能和分子势能
二、分子势能
1.分子势能:由于分子间存在着 相互作用力 ,所以分子具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。
2.分子势能与分子间距离的关系
(1)当分子间距离r大于r0时,分子间的相互作用力表现为 引力 ,要增大分子间的距离,必须克服 引力 做功,因此分子势能随着分子间距离的增大而 增大 。
(2)当分子间距离r小于r0时,分子间的相互作用力表现为 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 。
相互作用力
引力
引力
增大
斥力
斥力
增大
4.分子动能和分子势能
3.物体的体积变化时,分子间距离发生变化,分子势能随着发生变化,可见分子势能跟物体的 体积 有关。
体积
4.分子动能和分子势能
三、物体的内能
1.物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和,叫作物体的内能,对于给定的某种物体,其内能大小跟物质的量、 温度 和 体积 有关。
2.组成物体的分子在做无规则的运动,具有热运动的动能,它是 内 能的一部分;同时物体还可能做整体的运动,因此,还会具有动能,这是 机械 能的一部分,它是由物体的机械运动决定的。
动能
分子势能
温度
体积
内
机械
4.分子动能和分子势能
1.判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度。( × )
(2)温度是分子平均动能的标志。( √ )
(3)温度升高时物体的每个分子的动能都将增大。( × )
×
√
×
(4)分子的势能是由分子间相对位置决定的能量,随分子间距的变化而变化。 ( √ )
(5)温度高的物体内能大。( × )
√
×
4.分子动能和分子势能
2.(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能 。
答案 (1)大
(2)质量和体积一定的同种气体,温度高时气体的内能 。
答案 (2)大
4.分子动能和分子势能
[对应学生用书第15页]
要点一 分子动能与分子势能
(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能?
提示:(1)分子动能是指单个分子热运动的动能,但分子是无规则运动的,因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同,所以研究单个分子的动能没有意义,我们主要关心的是大量分子的平均动能。
4.分子动能和分子势能
(2)物体温度升高时,物体内每个分子的动能都增大吗?
提示:(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的,所以物体温度升高时,个别分子的动能可能减小,也可能不变。
(3)物体运动的速度越大,其分子的平均动能也越大吗?
提示:(3)不是。分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关。
4.分子动能和分子势能
(4)若分子力表现为引力,分子间距离增大时,分子力做什么功?分子势能如何变化?分子间距离减小时,分子力做什么功?分子势能如何变化?
提示:(4)负功;分子势能增加;正功;分子势能减小。
(5)若分子力表现为斥力,分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢?
提示:(5)分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小;分子间距离减小时,分子力做负功,分子势能增大。
4.分子动能和分子势能
1.分子动能
单个
分子
的动能 (1)物体由大量分子组成
(2)分子在永不停息地做无规则热运动,每个分子的动能大小不同,并且时刻在变化
(3)热现象是大量分子无规则运动的宏观表现,探究个别分子的动能没有实际意义
4.分子动能和分子势能
分子的
平均
动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计意义。温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大,个别分子的动能可能增大,也可能减小,但总体上所有分子的动能之和一定是增加的
(2)虽然同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由于不同物质的分子质量一般不同,平均