PAGE9-物體的內能1．分子由于熱運動而具有動能，因分子熱運動的無規則性，探討熱現象時，我們探討的是物體內全部分子動能的平均值，這個動能叫做分子的平均動能，它的標記是溫度。2．分子勢能和重力勢能類似，它是由分子力和分子間的相對位置所確定的勢能，它與分子間距離的變更規律可用分子力做功來恒量，分子力做正功，分子勢能削減，分子力做負功，分子勢能增加，且分子力做功的數值等于分子勢能的變更量。3．物體的內能包括物體中全部分子的動能和勢能，它從宏觀上確定于物質的量、溫度、體積，同時受物態變更的影響。4．氣體分子間距離大約為分子直徑的10倍，分子間的作用力特別微弱，當氣體分子間距離變更時，分子力所做的功特別小，因此，分子勢能的變更可以忽視。5．一般狀況下，人們把氣體分子看作沒有相互作用的質點，這種氣體的簡化模型稱為志向氣體微觀模型，因此，它的內能只取決于物質的量和溫度這兩個宏觀量。分子動能和分子勢能1.分子的動能(1)定義：分子由于熱運動而具有的動能。(2)分子的動能與溫度的關系①單個分子的動能由于分子運動的無規則性，在某時刻物體內部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，在不同時刻的動能也是不同的，所以單個分子的動能沒有意義。②分子的平均動能溫度是分子平均動能的標記，這是溫度的微觀意義，在相同溫度下，各種物質分子的平均動能都相同，由于不同物質分子的質量不肯定相同，因此相同溫度時不同物質分子的平均速率不肯定相同。2．分子勢能(1)定義：分子間由分子力和分子間的相對位置確定的勢能。(2)分子勢能與分子間距離的關系分子勢能的大小與分子間的距離有關，宏觀上與物體的體積有關。分子勢能的變更與分子間的距離發生變更時分子力做正功還是負功有關。①當分子間的距離r>r0時，分子間的作用力表現為引力，分子間的距離增大時，分子力做負功，因此分子勢能隨分子間的距離增大而增大。②當分子間的距離r<r0時，分子間的作用力表現為斥力，分子間的距離減小時，分子力做負功，因此分子勢能隨分子間的距離減小而增大。③假如取兩個分子間相距無限遠時(此時分子間作用力可忽視不計)的分子勢能為零，分子勢能Ep與分子間距離r的關系可用如圖所示的曲線表示。從圖線上看出，當r＝r0時，分子勢能最小。(1)熱現象探討的是大量分子運動的宏觀表現，有意義的是物體內全部分子熱運動的平均動能。(2)物體的溫度上升，分子的熱運動加劇，分子的平均動能增大，并不是每個分子的動能都增大。溫度只與物體內大量分子熱運動的統計意義上的平均動能相對應。(3)分子勢能同重力勢能、彈性勢能、電勢能一樣，都是與某種力對應又由相對應位置確定的能量，且該種力做功等于對應勢能的變更。1．相同質量的氧氣和氫氣溫度相同，下列說法正確的是()A．每個氧分子的動能都比氫分子的動能大B．每個氫分子的速率都比氧分子的速率大C．兩種氣體的分子平均動能肯定相等D．兩種氣體的分子勢能肯定相等解析：選C溫度是分子平均動能的標記，氧氣和氫氣的溫度相同，其分子的平均動能應相同，但分子的運動速率有的大，有的小，各個分子的動能并不相同，只是全部分子的動能的平均值相同。分子勢能與分子間距離有關，即與體積有關，因此無法比較兩種氣體的分子勢能，因此，只有C選項正確。物體的內能1.定義物體中全部分子做熱運動的動能和分子勢能的總和。2．內能的確定因素(1)任何物體都具有內能，因為一切物體都是由不停地做無規則熱運動且相互作用著的分子所組成的。(2)確定物體內能的因素：從宏觀上看：物體內能的大小由物體的摩爾數、溫度和體積三個因素確定。從微觀上看：物體內能的大小由組成物體的分子總數、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素確定。3．志向氣體及其內能(1)志向氣體微觀模型：把一般狀況下的氣體分子看作是沒有相互作用的質點。(2)志向氣體的內能①忽視氣體分子的相互作用力和分子勢能。②從宏觀上看，志向氣體的內能由氣體的摩爾數、溫度二個因素確定。從微觀上看，由組成氣體的分子總數和分子熱運動的平均動能確定。4．內能與機械能的區分和聯系項目內能機械能對應的運動形式微觀分子的熱運動宏觀物體的機械運動確定因素物質的量、物體的溫度和體積及物態物體的機械運動的速度、離地高度(或相對于零勢能面的高度或彈性形變)是否為零恒久不能等于零肯定條件下可以等于零聯系在肯定條件下可以相互轉化(1)探討物體的內能變更時，要從分子動能和分子勢能兩個方面全面考慮(志向氣體除外)，物體溫度上升時，內能不肯定增加，溫度不變，內能可能變更，溫度降低，內能可能增加。(2)探討熱現象時，一般不考慮機械能。在機械運動中有摩擦時，有可能發朝氣械能轉化為內能。2．關于機械能和內能，下列說法中正確的是()A．機械能大的物體，其內能肯定很大B．物體的機械能損失時，內能卻可以增加C．物體的內能損失時，機械能必定削減D．物體的內能為零時，機械能可以不為零解析：選B內能和機械能是兩種不同形式的能量，兩者并不存在必定聯系。只有在系統的能量轉化形式發生在機械能與內能之間時，機械能的損失才等于內能的增加，故A、C錯，B對；因為物質分子總在不停地做無規則熱運動，故內能不行能為零，D錯。分子勢能與分子間距離的變更關系[例1]由于兩個分子間的距離變更而使得分子勢能變小，可確定在這一過程中()A．兩分子間的相互作用力肯定表現為引力B．肯定克服分子間的相互作用力做功C．兩分子間距離肯定增大D．兩分子間的相互作用力可能增大[解析]由分子力做功與分子勢能變更關系可知，分子力做正功時，分子勢能減小，有兩種可能性：一是r＜r0，分子力表現為斥力，且分子間距離增大，二是r＞r0，分子間表現為引力，且分子間距離減小。綜上分析可知A、B、C選項錯誤，D選項正確。[答案]D借題發揮(1)分子勢能的變更與分子力做功干脆相關，分子力做正功，分子勢能減?。环肿恿ψ鲐摴Γ肿觿菽茉黾?，且分子力做功的數值等于分子勢能的變更量。(2)要特殊留意，當r＝r0時，分子勢能最小，但一般不為零，它的值，只有在確定了零勢能點后才能確定，可以類比重力勢能的相對性幫助理解。分子的動能、勢能、物體內能的關系分析[例2]關于物體的溫度與分子動能的關系，正確的說法是()A．某種物體的溫度是0℃，說明物體中分子的平均動能為零B．物體溫度降低時，每個分子的動能都減小C．物體溫度上升時速率小的分子數目削減，速率大的分子數目增多D．物體的運動速度越大，則物體的溫度越高[解析]溫度是分子平均動能的標記。溫度是0℃，物體中分子的平均動能并非為零，因為分子無規則運動不會停止，A錯誤；溫度降低時分子的平均動能減小，并非每個分子動能都減小，B錯誤；物體溫度上升時，分子的平均動能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子數目削減，速率大的分子數目增多，C正確；物體的運動速度增大，宏觀機械能(動能)增大，但物體內分子的熱運動不肯定加劇，溫度不肯定上升，D錯誤。[答案]C借題發揮(1)無論什么種類的分子，只要溫度相同，分子的平均動能就肯定相同。(2)解決有關內能的問題時，要理解內能的特點，清晰物體內能大小的確定因素，知道物體的內能與物質的量、溫度、體積和物質的存在狀態都有關，但溫度高或體積大的物體內能不肯定大，在分析物體的內能時肯定要綜合考慮影響內能的各要素。1．[多選]關于分子的動能，下列說法中正確的是()A．物體運動速度大，物體內分子的動能肯定大B．物體的溫度上升，物體內每個分子的動能都增大C．物體的溫度降低，物體內大量分子的平均動能肯定減小D．物體內分子的平均動能與物體做機械運動的速度大小無關解析：選CD分子的動能與物體的機械能的速度無關，A錯；溫度上升，分子的平均動能肯定增加，但對單個分子來講，其動能可能增加也可能減小，B錯；只有C、D正確。2．[多選]如圖所示為物體分子間相互作用力與分子間距離之間的關系，下列推斷中正確的是()A．當r<r0時，r越小，則分子勢能Ep越大B．當r>r0時，r越小，則分子勢能Ep越大C．當r＝r0時，分子勢能最小D．當r→∞時，分子勢能最小解析：選AC由當分子間的距離r<r0時，分子間的作用力表現為斥力，分子間的距離減小時，分子力做負功，分子勢能增大，反之分子勢能減小。當r＝r0時，分子勢能最小。故A、C正確。3.[多選]伽利略在1593年，制造了世界上第一個溫度計——空氣溫度計，如圖所示，一個瘦長頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細管中的液面清晰可見，假如不考慮外界大氣壓的變更，就能依據液面的變更測出溫度的變更，則()A．該溫度計的測溫物質是槽中的液體B．該溫度計的測溫物質是細管中的紅色液體C．該溫度計的測溫物質是球形瓶中的空氣D．該溫度計是利用測溫物質的熱脹冷縮性質制造的解析：選CD細管中的紅色液體是用來顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變更狀況的，測溫物質是球形瓶中封閉的空氣，該溫度計是利用它的熱脹冷縮的性質制造的，故A、B錯，C、D正確。4．對于分子勢能與體積的關系，下列說法中正確的是()A．物體體積增加，分子勢能增大B．氣體分子的距離增大，分子勢能減小C．物體體積增大，分子勢能有可能增加D．物體體積減小，分子勢能增加解析：選C分子勢能與分子間距離有關，與物體體積也有關，但不能簡潔地講：分子間距離增大，或物體體積增大，分子勢能肯定增大，所以A、B、D錯，C正確。5．關于物體的內能，正確的說法是()A．溫度、質量相同的物體具有相等的內能B．物體的內能與物體的體積有關C．機械能越大的物體，內能也肯定越大D．溫度相同的兩物體具有相同的內能解析：選B物體內全部分子的動能與勢能之和叫內能，溫度相同，分子平均動能相同；質量相同，分子個數不肯定相同，還有分子勢能，故A、D錯誤，機械能大的物體內能不肯定大，故C錯誤。6．[多選]若把常溫、常壓下的氫氣和氮氣看作志向氣體，下面說法正確的是()A．相同溫度下，氮分子和氫分子具有相同的平均速率B．在相同溫度下，氮分子和氫分子具有相同的平均動能C．體積和溫度都相同的氫氣和氮氣具有相同的內能D．摩爾數和溫度都相同的氫氣和氮氣具有相同的內能解析：選BD相同溫度時，任何種類的物質分子的平均動能都相同，B項正確；志向氣體無分子勢能，它的內能只取決于物質的量和溫度，故D項正確。7．嚴冬，湖面上結了厚厚的冰，但冰下面魚兒仍在游動，為了測出冰下水的溫度，徐強同學在冰上打了一個洞，拿來一支試驗室溫度計，用下列四種方法測水溫，正確的做法是()A．用線將溫度計拴牢從洞中放入水里，待較長時間后從水中提出，讀出示數B．取一塑料飲水瓶，將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后取出，再用溫度計測瓶中水的溫度C．取一塑料飲水瓶，將溫度計懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后待較長時間，然后將瓶提出，馬上從瓶外視察溫度計的示數D．手拿溫度計，從洞中將溫度計插入水中，待較長時間后取出馬上讀出示數解析：選C用線將溫度計拴牢從洞中放入水中，待較長時間后從水中提出，讀出示數，不符合溫度計的運用方法，故A錯；水灌滿瓶后取出，溫度會上升，不再是湖水的溫度，相當于取出溫度計讀數，故B錯；取一塑料飲水瓶，將溫度計懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后待較長時間，然后將瓶取出，馬上從瓶外視察溫度計示數，這樣能保證瓶取出后，溫度計的示數不會降低，故C正確；取出溫度計讀出示數，不符合溫度計的運用方法，故D錯。8．甲、乙兩個分子相距較遠(此時它們之間的分子力可以忽視)，設甲固定不動，在乙漸漸向甲靠近直到不能再靠近的過程中，關于分子勢能變更狀況的下列說法正確的是()A．分子勢能不斷增大B．分子勢能不斷減小C．分子勢能先增大后減小D．分子勢能先減小后增大解析：選D從分子間的作用力與分子間的距離的關系知道，當分子間距離大于r0時，分子力表現為引力；當分子間距離小于r0時，分子力表現為斥力；當分子間距離大于10r0時，分子間的作用力特別小，可以忽視。所以當乙從較遠處向甲盡量靠近的過程中，分子力先是對乙做正功，后是分子力對乙做負功或者乙克服分子力做功，而由做功與分子勢能變更的關系知道，若分子力做正功，分子勢能減小，若分子力做負功，分子勢能增加。因此當乙盡量向甲靠近的過程中，分子勢能是先減小后增大。D項正確。9．[多選]把一個物體豎直下拋，下列哪種狀況是在下落的過程中發生的(不考慮空氣阻力)()A．物體的動能增大，分子的平均動能也增大B．物體的重力勢能減小，分子勢能卻增大C．物體的機械能保持不變D．物體的內能保持不變解析：選CD物體下落過程，不考慮空氣阻力，只有系統內的重力做功，機械能不變；物體下落過程中，物體的溫度和體積也沒有發生變更，所以分子熱運動的平均動能和分子勢能都保持不變，因此，選項A、B是錯誤的。10．肯定質量的0℃的冰溶化成0℃的水時其分子動能之和Ek與分子勢能之和Ep及物體內能E的變更狀況為()A．Ek變大，Ep變大，E變大B．Ek變小，Ep變小，E變小C．Ek不變，Ep變大，E變大D．Ek不變，Ep變小，E變小解析：選C溫度是分子平均動能的標記，溫度相同，平均動能肯定相同。0℃的冰溶化成0℃的水，分子個數不變，總動能Ek相同。但溶化過程中汲取熱量，內能E增大，所以分子勢能增大，C對，A、B、D錯。11．有甲、乙兩種氣體，假如甲氣體內分子平均速率比乙氣體內平均速率大，則()A．甲氣體的溫度肯定高于乙氣體的溫度B．甲氣體的溫度肯定低于乙氣體的溫度C．甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度D．甲氣體的每個分子運動都比乙氣體每個分子運動得快解析：選C認為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對氣體溫度的微觀本質的錯誤相識，氣體溫度是氣體分子平均動能的標記，而分子的平均動能不僅與分子的平均速率有關，還與分子的質量有關。本題涉及兩種不同氣體(分子質量不同)，它們的分子質量無法比較，因而無法比較兩種氣體溫度的凹凸，故A、B錯誤，C正確；速率的平均值大，并不肯定每個分子速率都大，故D錯誤。12．[多選]如圖所示，甲分子固定于坐標原點，乙分子位于橫軸上，甲、乙兩分子間引力、斥力及分子勢能的大小變更狀況分別如圖中三條曲線所示，A、B、C、D為橫軸上四個特殊的位置；E為兩虛線a、b的交點，現把乙分子從A處由靜止釋放，則由圖像可知()A．虛線a為分子間斥力變更圖線，交點E的橫坐標代表乙分子到達該點時分子力為零B．虛線b為分子間引力變更圖線，表明分子間引力隨距離增大而減小C．實線c為分子勢能的變更圖線，乙分子到達C點時