1、第3节温度与内能1.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分了的平均动能越大，温度对单个分子的动能无意义。2分子势能的变化根据分子间作用力做功判断，做正功，分子势能减少，做负功，分子势能增加；分子间距等于r0时，分子势能最小。3分子势能和物体的体积有关，物体体积变化时，分子间距会变化，分子势能也会变化。4所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能，做功和热传递是改变内能的两种方式。其大小与质量、温度和体积有关。温度与分子平均动能自读教材抓基础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，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均
2、动能减小。(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。跟随名师解疑难1温度的物理含义(1)宏观上：温度表示物体的冷热程度。(2)微观上：标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志。(3)温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即大量的分子有意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不科学的。(4)温度与物体的宏观运动状态无关。2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不相同。所以研究单个分子的动能没有意义。3分子的平均动能
3、只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同。与物质种类、质量、压强、体积无关。特别提醒在温度相同时，一切物体分子的平均动能相同，平均速率一般不相同。因为km2，而不同物质的分子质量一般不同。例如，氧气和氢气在温度相同时，kOkH，即mO2mH2，因为mOmH，所以Or0，当r增大时，分子势能增加。若rr0rr0分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子间距增大时，分子力做负功分子间距减小时，分子力做负功分子势能最小随分子间距的增大而增大随分子间距的减小而增大特别提醒(1)分子力做功是分子势能变化的量度。(2)物体体积改变，分子势能必定发生改变。大多数物质是体积越大，分子势能越大；也有少
4、数反常物质(如冰、铸铁)体积越大，分子势能反而越小。(3)当rr0时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小值和分子势能为零不是一回事。学后自检(小试身手)关于分子势能，下列说法中正确的是()A分子势能只由分子引力决定B分子势能跟物体的体积有关C物体体积增大时，分子势能一定增加D物体体积减小时，分子势能一定减小解析：选B物体体积发生变化时，分子势能将发生变化，但没有确定关系。当分子间距离rr0时，分子力表现为引力，分子势能随r的增大而增大；rr0时，分子势能最小。 物体的内能自读教材抓基础1定义物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。2普遍性物体中的分子永不停息地做无规则运动、分子间有
5、相互作用力，所以任何物体都具有内能。3相关因素(1)物体含有的分子数目与物体的质量有关。(2)分子热运动的平均动能与温度有关。(3)分子势能与体积有关。4改变内能的方式改变内能的方式有做功和热传递。(1)做功改变内能时，可以使其他形式的能与内能发生转化，内能的变化量可用做功的多少来量度。(2)通过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。跟随名师解疑难1对内能的理解(1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。(2)物体内能的决定因素：从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子
6、总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。2改变内能的两种方式及其区别做功热传递特征有力参与做功存在温度差本质内能与其他形式的能转化内能的转移量度功热量举例摩擦、压缩等不同温度的物体接触3内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能和弹性势能能量存在原因由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有影响因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的高度或弹性形变程度是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件
7、下可以相互转化学后自检(小试身手)关于物体的内能，以下说法正确的是()A不同物体温度相等，内能也相等B所有分子的势能增大，内能也增大C做功和热传递都能改变物体的内能，但二者本质不同D只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等解析：选C物体的内能包括所有分子动能和分子势能之和，A、B均错；通过做功改变内能，是其他形式的能与内能的转化，而通过热传递改变内能，则是内能在物体间的转移，二者有本质的不同，C项正确；两物体质量相同，但种类不一定相同，分子总数就不一定相等，即使温度、体积相等，内能也不一定相等，D项错。对分子势能的考查典题例析1(多选)(海南高考)两分子间的斥力和引力的合力F与分
8、子间距离r的关系如图132中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是()图132A在rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B在rr0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C在rr0时，分子势能最小，动能最大D在rr0时，分子势能为零E分子动能和势能之和在整个过程中不变思路点拨(1)分子间作用力何时表现为引力，何时表现为斥力？提示：rr0时，引力；rr0时，r增大，分子力做负功，分子势能增大；当rr0时，r增大，分子力做正功，分子势能减小。由此可知选项D正确。3下列说法正确的是()A分子
9、的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B物体的分子势能由物体的温度和体积决定C物体的速度增大时，物体的内能增大D物体的动能减小时，物体的温度可能增加解析：选D内能是对物体内所有分子而言的，单个分子无内能可言，选项A是错误的；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B也是错误的；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的；物体的温度决定分子的平均动能，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的。4.如果取分子间距离rr0(r01010 m)时为分子势能的零势能点，则rr0时，分子势能为_值(填“正”“负”或“零”)。按规定的零势能点，试着在图
10、133上画出Epr的图像。图133解析：当rr0时，分子势能最小，所以若规定此时分子势能为零，则无论rr0，分子势能均为正值。答案：正正如图所示课下综合检测一、选择题 1.关于热量、内能、温度的关系，下面说法中不正确的是()A温度是物体内能的标志B热量是热传递过程中物体内能转移量的量度C内能少的物体也可能将其部分内能转移到内能多的物体D内能总是从分子平均动能大的物体转移到分子平均动能小的物体上解析：选A温度是分子平均动能的标志，而不是物体内能多少的标志，因为决定内能的因素还有质量、体积等因素。可见选项A是错误的。选项B符合热量的定义，因此是正确的。内能少的物体若温度较高，而内能多的物体其温度较
11、低，则根据热传递的条件和规律，知选项C正确。分子平均动能大的物体就是温度高的物体，根据热传递的条件和规律，知选项D正确。2关于机械能和内能，下列说法中正确的是()A机械能大的物体，其内能一定很大B物体的机械能损失时，内能却可以增加C物体的内能损失时，机械能必然减少D物体的内能为零时，机械能可以不为零解析：选B内能和机械能是两种不同形式的能量，两者并不存在必然联系。只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故A、C错，B对；因为物体分子总在不停地做无规则运动，故内能不可能为零，D错。3(福建高考)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间
12、距离r变化关系的图线是()图1解析：选B本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化关系，意在考查考生对该部分知识的了解情况。当rr0时，分子间作用力f0，分子势能Ep最小，排除A、C、D，选B。4对于物体的“热胀冷缩”现象，下列说法中正确的是()A物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；温度降低后，分子的平均动能减小，分子势能没有变化B受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大；遇冷收缩后，体积减小，分子势能减小，分子的平均动能不会改变C受热膨胀，温度升高，分子的平均动能增大，体积增大，分子势能也增大；遇冷收缩，温度降低，分子的平均动能减小，体积减小，分子势能也减小D受热膨胀，分子的平均动能
13、增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子的平均动能减小，但分子势能增大解析：选C物体受热后温度升高，分子平均动能增大，物体膨胀，体积增大，分子势能增大，遇冷后温度降低，体积减小，分子平均动能和分子势能都减小。5(多选)当氢气和氧气温度相同时，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解析：选AB因为温度是分子平均动能的标志，现在氢气和氧气温度相同，所以二者分子的平均动能相等，故A选项正确；因为氢气分子的质量较小，而氢气和氧气分子的平均动能相等，所以氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均
14、速率，故B选项正确，D选项错误；因为两种气体的质量未知，所以二者的分子数目未知，故C选项错误。6(北京高考)下列说法中正确的是()A物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C物体温度降低，其内能一定增大D物体温度不变，其内能一定不变解析：选B根据温度是分子平均动能的标志知，温度升高，分子热运动的平均动能增大；温度降低，分子热运动的平均动能减小，选项A错误，B正确。理想气体的温度升高，内能增大；温度降低，内能减小，选项C错误。晶体熔化或凝固时温度不变，但是内能变化，熔化时吸收热量，内能增大；凝固时放出热量，内能减小，选项D错误。7(多选)(新课标全国卷)
15、两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是()A分子力先增大，后一直减小B分子力先做正功，后做负功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，后减小E分子势能和动能之和不变解析：选BCE本题考查分子力、分子力做功和分子势能的概念，意在考查考生对分子力、分子力做功与分子势能关系的掌握情况。分子力应先增大，后减小，再增大，所以A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E选项正确，D错误。二、非选择题8. (江苏高考)密闭在钢瓶中的
16、理想气体，温度升高时压强增大。从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的_增大了。该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图2所示，则T1_(选填“大于”或“小于”)T2。图2解析：密闭在钢瓶中的理想气体的体积不变，当温度升高时，分子的平均动能增大，单位面积受到撞击的分子数不变，但每次撞击的作用力变大，所以压强增大；当温度升高时，气体分子的平均速率会增大，大多数分子的速率都增大，所以波峰应向速率大的方向移动，即T2T1。答案：平均动能小于91 g 100 的水和1 g 100 的水蒸气相比较，下列说法是否正确？(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的内能相同。解析：(1)温
17、度相同，分子的平均动能就相同，又因为质量同为1 g且都由水分子组成，所以分子的总动能也相同，故该说法正确。(2)当100 的水变成100 的水蒸气时，该过程吸收热量，内能增加，所以1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能，故该说法错误。答案：见解析10用质量为0.5 kg的铁锤去打击质量为50 g的铁钉，已知铁锤打击铁钉时的速度为12 m/s，且每次打击后铁锤不再弹起。如果在打击时有80%的能量变成内能，并且这些能量有50%被铁钉吸收，现要使铁钉温度升高10，问要打多少次铁钉？不计铁钉的体积变化，铁的比热容为460 J/(kg)解析：这是一个铁锤对铁钉做功使铁钉内能增加的过程，由于不计铁钉的体积变化，所以铁钉的内能增加将完全表现为铁钉分子动能的变化，即反映在铁钉的温度变化上。铁锤每次打击铁钉后不再弹起，表明其全部的机械能Ekm1v2将完全损失，其中有180%将变为内能，并有250%被铁钉吸收。设铁钉温度升高t10需要打击n次，则有n12m1v2cm2t代入已知数据可解得打击次数为n16次。答案：16次