第12.1节 物体的内能-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十二章 热力学定律 12.1 物体的内能 🧭目标导航 知识要点 难易度 1. 分子平均动能：只与温度有关 2. 分子势能：r=r0时分子势能最小，总势能与体积有关 3. 内能=分子动能+分子势能 4. 做功和热传递：两种改变内能的方式，等效 5. 气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功 ★★ ★★★ ★★ ★ ★★★ 📚知识精讲 一、物体的内能 1. 分子动能； (1)定义：分子永不停息的做无规则运动所具有的动能。表达式： (2)分子热运动的平均动能：大量分子热运动动能的平均值。表达式： (3)温度是分子热运动平均动能的唯一标志。 温度越高，分子热运动平均动能越大。温度是宏观物理量，分子平均动能是微观物理量。 温度不变时，单个分子动能不断变化，但分子平均动能不变。 2. 分子势能： (1)定义：分子间有相互作用力，作用力的大小和方向与相对位置有关，与位置相关的能量叫分子势能。 (2)分子势能模型 当分子从无限远处逐渐靠近的过程中，r0为平衡位置，分子引力=分子斥力 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与位移方向相同，分子力做正功，动能增加，势能减小。 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与位移方向相反，分子力做负功，动能减小，势能增加。 所以，在r=r0时，势能最小，动能最大。 以无限远处分子势能为0点，则r0处分子势能为负值。 (3)分子势能和体积有关：体积变化，分子间距变化，分子势能变化。 5. 内能 (1)定义：物体所有大量分子动能和分子势能的总和称为内能，通常用U表示。 总动能=分子数×分子平均动能。 (2)内能是宏观物理量，与物体温度、体积有关。 (3)由于分子热运动永不停息，所以物体内部永远大于0。 (4)理想气体：分子间距比较大，分子势能可以忽略，内能等于分子动能总和。 另一说法：温度不太低、压强不太大时可看作理想气体。 (5)内能和机械能的区别：热运动具有内能，机械运动具有机械能（动能和势能）。 例1. 右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是 （A）当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 （B）当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 （C）当r等于r1时，分子间的作用力为零 （D）在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 二、物体内能的变化 1. 改变物体内能的两种方式：做功和热传递，两种方式是等效的。 ①对物体做功，物体内能增加；物体对外做功（对物体做负功），物体内能减少。 气体：气体膨胀，体积增大，对外界做功；（自由膨胀除外） 压缩气体，体积减小，外界对气体做功。 ➁热传递：热量从高温物体传递给低温物体，或从物体的高温部分传递给低温部分。 热平衡：热传递最终达到温度相等的状态。 在热传递过程中，物体吸热，内能增加；物体放热，内能减少。 ➂做功和热传递，对改变物体的内能等效的。 物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关，即吸热不一定升温。 2. 做功是其它形式能和内能之间的转化，热传递是内能在不同物体之间转移。 例2. 判断下列说法是否正确： (1) 质量和温度都相同的气体，内能一定相同。（ ） (2) 气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大。（ ） (3) 气体被压缩时，内能可能不变。（ ） (4) 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关。（ ） (5) 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加。（ ） 例3. 关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是( ) A．温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大 B．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 C．1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能 D．做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的 例4. 如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中(　　) A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大 C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小 ✏️巩固练习 1．关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ） A．不同物体，温度相等，内能也相等 B．要使气体分子的平均动能增大，外界必须向气体传热 C．做功和热传递过程都能改变物体的内能，但两种过程的本质不同 D．1g 0℃的水与1g 0℃的冰内能相等 2. 由分子动理论可知，下列说法正确的（ ） A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 B. 物体的内能跟物体的温度和体积有关 C. 分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小 D.