第十二章 热力学定律（课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十二章 热力学定律 主讲教师：XXX 1 1 2 第十二章 目录 01 物体的内能 02 能量的转化与守恒 03 能量转化的方向性 3 第十二章 新课引入 在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被点燃呢？你能解释这个现象吗？ 4 第十二章 分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。 分子动能 5 第十二章 2、分子平均动能 在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。 物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。 6 第十二章 温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。温度升高时，分子的热运动加剧，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。 ①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量 ②微观含义： 温度是分子热运动的平均动能的标志 温度是分子热运动平均动能的唯一标志。 温度 7 第十二章 注意： ①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。 ②分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。 8 第十二章 分子的总动能： 所有分子热运动的动能总和 等于分子的平均动能与分子数的乘积。 与分子的 总个数 和 平均动能 有关 与 物质的量 和 温度 有关 微观上看： 宏观上看： 9 第十二章 分子势能 设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。 构建模型 定性分析分子力做功情况 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功。 思考与讨论 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 10 第十二章 半定量分析分子力做功情况 分子作用力曲线与r轴之间所围面积等于分子力所做的功。 ①当r>r0时，分子力做正功，所围面积在r轴下方，r不断减小，分子力做正功越来越多，所围面积越来越大。 ②当r<r0时，分子力做负功，所围面积在r轴上方，r不断减小，分子力做负功越来越多，所围面积越来越大。 11 第十二章 半定量分析分子势能变化情况 取无穷远处分子势能为0 分子力所做的功等于分子势能的减少 ①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越小。 ③当r<r0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越大。 ②当r＝r0时，分子势能最小且小于0。 物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。 【决定分子势能的因素】： 从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。 从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。 12 第十二章 r F斥 F引 F合 F r0 一般选取两分子间距离无穷远时，分子势能为零。 当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小且小于零。 ① 在r＞r0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中（r↓），分子力做正功，分子势能减小。 在r＜r0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中（r↑），分子力也做正功，分子势能也减小。 ③在r≥10r0时，分子力可以忽略，若取此时的分子势能为0。则分子势能与分子间距离的关系： 10r0 无限远时分子势能EP=0 13 第十二章 r r0 F 10r0 v r增大，Ep增大 F引 F斥 v r减小，Ep增大 无限远时分子势能EP=0 EP 当r=r0时,分子势能最小且小于零. 向上平移即可，势能改变是绝对的。 注意： 1、若取 r0处为零势能点，则分子势能都大于0. 2、分子势能为0和分子势能最小的含义不同。 如前者与选择的零势能点有关，后者的位置确定在r=r0处。 14 第十二章 物体的内能