1、第3節(jié) 溫度與內(nèi)能1.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分了的平均動(dòng)能越大，溫度對(duì)單個(gè)分子的動(dòng)能無(wú)意義。2分子勢(shì)能的變化根據(jù)分子間作用力做功判斷，做正功，分子勢(shì)能減少，做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；分子間距等于r0時(shí)，分子勢(shì)能最小。3分子勢(shì)能和物體的體積有關(guān)，物體體積變化時(shí)，分子間距會(huì)變化，分子勢(shì)能也會(huì)變化。4所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能，做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式。其大小與質(zhì)量、溫度和體積有關(guān)。溫度與分子平均動(dòng)能自讀教材抓基礎(chǔ)1分子動(dòng)能分子由于做熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。2平均動(dòng)能大量分子動(dòng)能的平均值。3溫度與平均動(dòng)能的關(guān)系(1)溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；溫度降低，分子的平

2、均動(dòng)能減小。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與物體的熱力學(xué)溫度成正比。(3)溫度的微觀本質(zhì)：溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。跟隨名師解疑難1溫度的物理含義(1)宏觀上：溫度表示物體的冷熱程度。(2)微觀上：標(biāo)志物體分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，它是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。(3)溫度是一個(gè)“統(tǒng)計(jì)”概念，它僅對(duì)物體，即大量的分子有意義，對(duì)單個(gè)分子來(lái)說(shuō)，溫度是沒(méi)有意義的，故“分子的溫度”這種說(shuō)法是不科學(xué)的。(4)溫度與物體的宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。2單個(gè)分子的動(dòng)能由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，在某時(shí)刻物體內(nèi)部各個(gè)分子的動(dòng)能大小不一，就是同一個(gè)分子，在不同時(shí)刻的動(dòng)能也不相同。所以研究單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有意義。3分子的平均動(dòng)

3、能只要溫度相同，一切物體分子的平均動(dòng)能就一定相同。與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無(wú)關(guān)。特別提醒在溫度相同時(shí)，一切物體分子的平均動(dòng)能相同，平均速率一般不相同。因?yàn)閗m2，而不同物質(zhì)的分子質(zhì)量一般不同。例如，氧氣和氫氣在溫度相同時(shí)，kOkH，即mO2mH2，因?yàn)閙OmH，所以O(shè)r0，當(dāng)r增大時(shí)，分子勢(shì)能增加。若rr0rr0分子力等于零表現(xiàn)為引力表現(xiàn)為斥力分子力做功分子間距增大時(shí)，分子力做負(fù)功分子間距減小時(shí)，分子力做負(fù)功分子勢(shì)能最小隨分子間距的增大而增大隨分子間距的減小而增大特別提醒(1)分子力做功是分子勢(shì)能變化的量度。(2)物體體積改變，分子勢(shì)能必定發(fā)生改變。大多數(shù)物質(zhì)是體積越大，分子勢(shì)能越大；也有

4、少數(shù)反常物質(zhì)(如冰、鑄鐵)體積越大，分子勢(shì)能反而越小。(3)當(dāng)rr0時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能為最小值，分子勢(shì)能最小值和分子勢(shì)能為零不是一回事。學(xué)后自檢(小試身手)關(guān)于分子勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是()A分子勢(shì)能只由分子引力決定B分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)C物體體積增大時(shí)，分子勢(shì)能一定增加D物體體積減小時(shí)，分子勢(shì)能一定減小解析：選B物體體積發(fā)生變化時(shí)，分子勢(shì)能將發(fā)生變化，但沒(méi)有確定關(guān)系。當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，分子勢(shì)能隨r的增大而增大；rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小。 物體的內(nèi)能自讀教材抓基礎(chǔ)1定義物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和。2普遍性物體中的分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)、分子間

5、有相互作用力，所以任何物體都具有內(nèi)能。3相關(guān)因素(1)物體含有的分子數(shù)目與物體的質(zhì)量有關(guān)。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)。(3)分子勢(shì)能與體積有關(guān)。4改變內(nèi)能的方式改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞。(1)做功改變內(nèi)能時(shí)，可以使其他形式的能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，內(nèi)能的變化量可用做功的多少來(lái)量度。(2)通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能時(shí)，內(nèi)能的變化量由熱量來(lái)量度，熱量和內(nèi)能變化的過(guò)程相聯(lián)系，熱量是過(guò)程量。跟隨名師解疑難1對(duì)內(nèi)能的理解(1)內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)單個(gè)分子來(lái)說(shuō)無(wú)意義。(2)物體內(nèi)能的決定因素：從宏觀上看，物體內(nèi)能的大小由物體的質(zhì)量、溫度和體積三個(gè)因素決定。從微觀上看，物體內(nèi)能的大小由組成物體的分

6、子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定。2改變內(nèi)能的兩種方式及其區(qū)別做功熱傳遞特征有力參與做功存在溫度差本質(zhì)內(nèi)能與其他形式的能轉(zhuǎn)化內(nèi)能的轉(zhuǎn)移量度功熱量舉例摩擦、壓縮等不同溫度的物體接觸3內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目?jī)?nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見(jiàn)形式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能能量存在原因由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定由于物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)或物體形變或被舉高而具有影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度或相對(duì)于零勢(shì)能面的高度或彈性形變程度是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條

7、件下可以相互轉(zhuǎn)化學(xué)后自檢(小試身手)關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是()A不同物體溫度相等，內(nèi)能也相等B所有分子的勢(shì)能增大，內(nèi)能也增大C做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，但二者本質(zhì)不同D只要兩物體的質(zhì)量、溫度、體積相等，兩物體的內(nèi)能一定相等解析：選C物體的內(nèi)能包括所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和，A、B均錯(cuò)；通過(guò)做功改變內(nèi)能，是其他形式的能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，而通過(guò)熱傳遞改變內(nèi)能，則是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，二者有本質(zhì)的不同，C項(xiàng)正確；兩物體質(zhì)量相同，但種類不一定相同，分子總數(shù)就不一定相等，即使溫度、體積相等，內(nèi)能也不一定相等，D項(xiàng)錯(cuò)。對(duì)分子勢(shì)能的考查典題例析1(多選)(海南高考)兩分子間的斥力和引力的合力F與

8、分子間距離r的關(guān)系如圖132中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0，相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開(kāi)始相互接近。若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)法正確的是()圖132A在rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小B在rr0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能也減小C在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大D在rr0時(shí)，分子勢(shì)能為零E分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變思路點(diǎn)撥(1)分子間作用力何時(shí)表現(xiàn)為引力，何時(shí)表現(xiàn)為斥力？提示：rr0時(shí)，引力；rr0時(shí)，r增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)rr0時(shí)，r增大，分子力做正功，分子勢(shì)能減小。由此可知選項(xiàng)D正確。3下列說(shuō)法正確的是()A分

9、子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大D物體的動(dòng)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加解析：選D內(nèi)能是對(duì)物體內(nèi)所有分子而言的，單個(gè)分子無(wú)內(nèi)能可言，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的；物體的分子勢(shì)能由分子間距離決定，宏觀上反映為由物體的體積決定，所以選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的；物體的內(nèi)能與物體做宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的；物體的溫度決定分子的平均動(dòng)能，與物體宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無(wú)關(guān)，因此選項(xiàng)D是正確的。4.如果取分子間距離rr0(r01010 m)時(shí)為分子勢(shì)能的零勢(shì)能點(diǎn)，則rr0時(shí)，分子勢(shì)能為_(kāi)值(填“正”“負(fù)”或“零”)。按規(guī)定的零勢(shì)能點(diǎn)，試著在

10、圖133上畫出Epr的圖像。圖133解析：當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，所以若規(guī)定此時(shí)分子勢(shì)能為零，則無(wú)論rr0，分子勢(shì)能均為正值。答案：正正如圖所示課下綜合檢測(cè)一、選擇題 1.關(guān)于熱量、內(nèi)能、溫度的關(guān)系，下面說(shuō)法中不正確的是()A溫度是物體內(nèi)能的標(biāo)志B熱量是熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能轉(zhuǎn)移量的量度C內(nèi)能少的物體也可能將其部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移到內(nèi)能多的物體D內(nèi)能總是從分子平均動(dòng)能大的物體轉(zhuǎn)移到分子平均動(dòng)能小的物體上解析：選A溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而不是物體內(nèi)能多少的標(biāo)志，因?yàn)闆Q定內(nèi)能的因素還有質(zhì)量、體積等因素。可見(jiàn)選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。選項(xiàng)B符合熱量的定義，因此是正確的。內(nèi)能少的物體若溫度較高，而內(nèi)能多的物體其溫度

11、較低，則根據(jù)熱傳遞的條件和規(guī)律，知選項(xiàng)C正確。分子平均動(dòng)能大的物體就是溫度高的物體，根據(jù)熱傳遞的條件和規(guī)律，知選項(xiàng)D正確。2關(guān)于機(jī)械能和內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是()A機(jī)械能大的物體，其內(nèi)能一定很大B物體的機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能卻可以增加C物體的內(nèi)能損失時(shí)，機(jī)械能必然減少D物體的內(nèi)能為零時(shí)，機(jī)械能可以不為零解析：選B內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量，兩者并不存在必然聯(lián)系。只有在系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化形式只發(fā)生在機(jī)械能與內(nèi)能之間時(shí)，機(jī)械能的損失才等于內(nèi)能的增加，故A、C錯(cuò)，B對(duì)；因?yàn)槲矬w分子總在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故內(nèi)能不可能為零，D錯(cuò)。3(福建高考)下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能Ep隨分子

12、間距離r變化關(guān)系的圖線是()圖1解析：選B本題考查分子間作用力以及分子勢(shì)能隨分子間距離變化關(guān)系，意在考查考生對(duì)該部分知識(shí)的了解情況。當(dāng)rr0時(shí)，分子間作用力f0，分子勢(shì)能Ep最小，排除A、C、D，選B。4對(duì)于物體的“熱脹冷縮”現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()A物體受熱后溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；溫度降低后，分子的平均動(dòng)能減小，分子勢(shì)能沒(méi)有變化B受熱后物體膨脹，體積增大，分子勢(shì)能增大；遇冷收縮后，體積減小，分子勢(shì)能減小，分子的平均動(dòng)能不會(huì)改變C受熱膨脹，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，體積增大，分子勢(shì)能也增大；遇冷收縮，溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小，體積減小，分子勢(shì)能也減小D受熱膨脹，分子的平均動(dòng)

13、能增大，分子勢(shì)能也增大；遇冷收縮，分子的平均動(dòng)能減小，但分子勢(shì)能增大解析：選C物體受熱后溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，物體膨脹，體積增大，分子勢(shì)能增大，遇冷后溫度降低，體積減小，分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)能都減小。5(多選)當(dāng)氫氣和氧氣溫度相同時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A兩種氣體分子的平均動(dòng)能相等B氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率C兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能相等D兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率相等解析：選AB因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能的標(biāo)志，現(xiàn)在氫氣和氧氣溫度相同，所以二者分子的平均動(dòng)能相等，故A選項(xiàng)正確；因?yàn)闅錃夥肿拥馁|(zhì)量較小，而氫氣和氧氣分子的平均動(dòng)能相等，所以氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平

14、均速率，故B選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)閮煞N氣體的質(zhì)量未知，所以二者的分子數(shù)目未知，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。6(北京高考)下列說(shuō)法中正確的是()A物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大B物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大C物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大D物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變解析：選B根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志知，溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大；溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。理想氣體的溫度升高，內(nèi)能增大；溫度降低，內(nèi)能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。晶體熔化或凝固時(shí)溫度不變，但是內(nèi)能變化，熔化時(shí)吸收熱量，內(nèi)能增大；凝固時(shí)放出熱量，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7(多選)(新課標(biāo)全國(guó)卷

15、)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，直至不再靠近。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A分子力先增大，后一直減小B分子力先做正功，后做負(fù)功C分子動(dòng)能先增大，后減小D分子勢(shì)能先增大，后減小E分子勢(shì)能和動(dòng)能之和不變解析：選BCE本題考查分子力、分子力做功和分子勢(shì)能的概念，意在考查考生對(duì)分子力、分子力做功與分子勢(shì)能關(guān)系的掌握情況。分子力應(yīng)先增大，后減小，再增大，所以A選項(xiàng)錯(cuò)；分子力先為引力，做正功，再為斥力，做負(fù)功，B選項(xiàng)正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知分子動(dòng)能先增大后減小，分子勢(shì)能先減小后增大，分子動(dòng)能和分子勢(shì)能之和保持不變，所以C、E選項(xiàng)正確，D錯(cuò)誤。二、非選擇題8. (江蘇高考)密閉在鋼瓶中

16、的理想氣體，溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大。從分子動(dòng)理論的角度分析，這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的_增大了。該氣體在溫度T1、T2時(shí)的分子速率分布圖像如圖2所示，則T1_(選填“大于”或“小于”)T2。圖2解析：密閉在鋼瓶中的理想氣體的體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，單位面積受到撞擊的分子數(shù)不變，但每次撞擊的作用力變大，所以壓強(qiáng)增大；當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體分子的平均速率會(huì)增大，大多數(shù)分子的速率都增大，所以波峰應(yīng)向速率大的方向移動(dòng)，即T2T1。答案：平均動(dòng)能小于91 g 100 的水和1 g 100 的水蒸氣相比較，下列說(shuō)法是否正確？(1)分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同。(2)它們的內(nèi)能相同。解析：(1)溫度相同，分子的平均動(dòng)能就相同，又因?yàn)橘|(zhì)量同為1 g且都由水分子組成，所以分子的總動(dòng)能也相同，故該說(shuō)法正確。(2)當(dāng)100 的水變成100 的水蒸氣時(shí)，該過(guò)程吸收熱量，內(nèi)能增加，所以1 g 100 的水的內(nèi)能小于1 g 100 的水蒸氣的內(nèi)能，故該說(shuō)法錯(cuò)誤。答案：見(jiàn)解析10用質(zhì)量為0.5 kg的鐵錘去打擊質(zhì)量為50 g的鐵釘，已知鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度為12 m/s，且每次打擊后鐵錘不再?gòu)椘?。如果在打擊時(shí)有8