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1.4分子動(dòng)能和分子勢(shì)能
第一章 分子動(dòng)理論
分子動(dòng)能
分子勢(shì)能
物體的內(nèi)能
01
02
03
目錄
CONTENTS
分子動(dòng)能
PART 1
物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f(shuō)這個(gè)物體具有能量。物體由于運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能。那么做熱運(yùn)動(dòng)的分子是不是同樣具有動(dòng)能呢？各個(gè)分子的動(dòng)能一樣嗎？變不變？如何描述這種動(dòng)能呢？
一、分子動(dòng)能
1.定義：由于分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具
有的能量。
由于組成物體的分子數(shù)太多，研究單個(gè)分子沒(méi)有意義。
所有分子的動(dòng)能的平均值—— 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能
2．平均動(dòng)能：物體里所有分子動(dòng)能的平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能 ．
3.溫度與分子動(dòng)能
（1）.溫度的宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度物理量．
（2）.溫度的微觀含義（即從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看）:溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大．
（3）. 同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同。但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同，所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也不一定相同。
（4）. 溫度反映的是大量分子平均動(dòng)能的大小，不能反映個(gè)別分子的動(dòng)能大小，同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同。
4.分子總動(dòng)能
1.定義：所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和。
平均動(dòng)能，與溫度有關(guān)
分子數(shù)
2.表達(dá)式：
分子勢(shì)能
PART 2
請(qǐng)思考：分子除了具有分子動(dòng)能，還具有什么能量？
地面上物體和地球相互作用
地球和物體具有重力勢(shì)能
正負(fù)電荷之間相互作用
正負(fù)電荷具有電勢(shì)能
分子之間相互作用
分子系統(tǒng)具有_________
可以證明分子做功同樣與路徑無(wú)關(guān)，因此存在分子勢(shì)能
分子勢(shì)能
1.定義：分子間存在著相互作用力，分子間憑借相對(duì)位置所決定的能量叫分子勢(shì)能。
二、分子勢(shì)能
設(shè)兩個(gè)分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)，規(guī)定它們的分子勢(shì)能為0，讓一個(gè)分子 A 不動(dòng)，另一個(gè)分子 B 從無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近 A。
在這個(gè)過(guò)程中，由于分子間的作用力做功，分子勢(shì)能大小如何改變？
分子力做功情況
分子作用力曲線與r軸之間所圍面積等于分子力所做的功。
①當(dāng)r>r0時(shí)，隨著分子間距不斷變小，分子力做功情況如何？
②當(dāng)r分子B從無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近A
分子勢(shì)能變化規(guī)律
1、當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子間的
作用力表現(xiàn)為引力，分子勢(shì)能減小。
2、當(dāng)分子間距離r減小到r0時(shí)，分子間的作用力為0，分子勢(shì)能減到最小。
取無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為0，
3、當(dāng)分子距離r2.F-r圖象與Ep-r圖象的對(duì)比
從圖象可知，當(dāng)r=r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但并不是為0，因?yàn)榱銊?shì)點(diǎn)的選取是任意的，一般取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)點(diǎn)，這樣最小勢(shì)能為負(fù)值。
3.決定因素
(1)宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)。
(2)微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的距離有關(guān)。分子勢(shì)能與r的關(guān)系不是單調(diào)變化的。
4.分子勢(shì)能的特點(diǎn)：分子勢(shì)能是標(biāo)量，正、負(fù)表示的是大小，具體的值與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。
r0
r
Ep
O
取無(wú)窮遠(yuǎn)的分子勢(shì)能EP為0
r0
r
Ep
O
取r0的分子勢(shì)能EP為0
5.兩種常見(jiàn)的Ep-r圖像
物體的內(nèi)能
PART 3
1．定義：
2 ．普遍性：任何物體都具有內(nèi)能。
3．決定物體內(nèi)能的因素
(1) 從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積決定。
　
(2) 從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離決定。
物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。
三、物體的內(nèi)能
有人說(shuō)：“當(dāng)我們把一個(gè)物體舉高時(shí)，組成物體的每個(gè)分子的重力都做了負(fù)功，因此分子勢(shì)能增大，這就導(dǎo)致物體的內(nèi)能增大，我們舉起物體所做的功，就等于物體內(nèi)能的增加量。”你說(shuō)對(duì)嗎 為什么
分析：
這種說(shuō)法不對(duì)，當(dāng)我們把物體舉高時(shí)，物體的重力勢(shì)能增加，但物體的溫度不變，物體內(nèi)分子間的距離不變，故物體的內(nèi)能不變.
說(shuō)明：內(nèi)能與機(jī)械能無(wú)關(guān)
4.物體的內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系
內(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)
常見(jiàn)的能量形式 分子動(dòng)能、分子勢(shì)能 物體動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能
影響因素 物質(zhì)的量、物體的溫度、體積及物態(tài) 物體的質(zhì)量、機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、相對(duì)于零勢(shì)能面的高度、彈性形變量
大小 永遠(yuǎn)不等于零 一定條件下可以等于零
聯(lián)系 在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
項(xiàng)目 分子動(dòng)理論觀點(diǎn) 表達(dá)方式 存在形式 關(guān)系
溫度 物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志 只能說(shuō)升高、降低、是多少；不能說(shuō)傳遞轉(zhuǎn)移 狀態(tài)量 ①溫度不變，內(nèi)能不一定不変
②內(nèi)能增加，不一定升溫
③內(nèi)能減小，不一定降溫。
④內(nèi)能增加，不一定吸熱
內(nèi)能 所有分子，其分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的和 具有；含有 狀態(tài)量
熱量 在熱傳遞過(guò)程中能量轉(zhuǎn)移的數(shù)量 不能說(shuō)具有，含有、所含多少能量。要說(shuō)吸收，放出多少能量 過(guò)程量
5.溫度內(nèi)能和熱量的區(qū)別
例1. 相同質(zhì)量的氧氣和氫氣溫度相同，下列說(shuō)法正確的是(　)
A. 每個(gè)氧分子的動(dòng)能都比氫分子的動(dòng)能大
B. 每個(gè)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(dòng)能一定相等
D. 兩種氣體的分子平均速率一定相等
C
例2.(多選)分子力與分子間距離的關(guān)系圖像如圖甲所示，圖中r0為分子斥力和引力平衡時(shí)兩個(gè)分子間的距離；分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖像如圖乙所示；規(guī)定兩分子間距離為無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為0。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A. 當(dāng)分子間的距離rB. 當(dāng)分子間的距離10r0>r>r0時(shí)，引力
大于斥力
C. 分子間距離從r2減小到r1的過(guò)程中，分子勢(shì)能減小
D. 分子間距離從無(wú)限遠(yuǎn)減小到r0的過(guò)程中，分子勢(shì)能先減小后增大
AB
例3.如圖所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子位于橫軸上，甲、乙兩分子間引力、斥力及分子勢(shì)能的大小變化情況分別如圖中三條曲線所示，A、B、C、D為橫軸上四個(gè)特殊的位置，E為兩虛線a、b的交點(diǎn)，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則由圖像可知( 　)
A. 虛線a為分子間引力變化圖線，交點(diǎn)E的橫坐標(biāo)代表乙
分子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)分子力為零
B. 乙分子從A到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一直做加速運(yùn)動(dòng)
C. 實(shí)線c為分子勢(shì)能的變化圖線，乙分子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小
D. 虛線b為分子間斥力變化圖線，表明分子間引力隨距離增大而減小
B
例4. 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 隨分子間距離 r 變化關(guān)系的圖線是(　　)
B
例5.質(zhì)量是18g的水，18g的水蒸氣，32g的氧氣，在它們的溫度都是100℃時(shí) （　　）
A．它們的分子數(shù)目相同，分子的平均動(dòng)能相同
B．它們的分子數(shù)目相同，分子的平均動(dòng)能不相同，氧氣的分子質(zhì)量大所以平均動(dòng)能大
C．它們的分子數(shù)目相同，由于水蒸氣比水多吸收了熱，所以水蒸氣分子的平均動(dòng)能大于水分子的平均動(dòng)能
D．它們的分子數(shù)目不相同，氧氣分子的平均速率大于水蒸氣分子的平均速率
A
例6. （多選）對(duì)于物體內(nèi)能的理解，下列說(shuō)法正
確的是(　 　)
A.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)
能和分子之間勢(shì)能的總和
B.做加速運(yùn)動(dòng)的物體，由于速度越來(lái)越大，因此物體分子
的平均動(dòng)能越來(lái)越大
C.內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同
D.物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)
E.物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能不一定改變
ACD
BCD
例7.（多選）下列關(guān)于熱量、功和內(nèi)能的說(shuō)法正確的是（　　）
A．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度
B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度
C．熱量、功、內(nèi)能的單位相同
D．熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的
例8.（多選）以下說(shuō)法正確的是(　　 )
A.機(jī)械能為零、內(nèi)能不為零是可能的
B.溫度相同，質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能
C.物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能可能減小
D.0℃冰的內(nèi)能比等質(zhì)量的0℃的水內(nèi)能大
AC
例9.如圖甲所示，將兩個(gè)完全相同、質(zhì)量均為m的分子A、B同時(shí)從x軸上的坐標(biāo)原點(diǎn)和r1處由靜止釋放，圖乙為這兩個(gè)分子的分子勢(shì)能隨分子間距變化的圖像，當(dāng)分子間距分別為r1、r2和r0時(shí)，兩分子之間的勢(shì)能為E1、0和-Ep。取分子間距無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，整個(gè)運(yùn)動(dòng)
只考慮分子間的作用力，下列說(shuō)法正確的是( )
A.分子A、B的最大動(dòng)能均為
B.當(dāng)分子間距為r0時(shí)，兩分子之間的分子力最大
C.當(dāng)兩分子間距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，分子B的速度大小為
D.兩分子從靜止釋放到相距無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中，它們之間的分子勢(shì)能先減小后增大再減小
A
例10.（多選）如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示。F>0表示斥力，F(xiàn)<0表示引力，A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置，乙分子僅在分子力作用下依次經(jīng)過(guò)A、B、C、D，下列選項(xiàng)中分別表示乙
分子的速度、加速度、動(dòng)能，勢(shì)能（規(guī)定兩分子相距無(wú)窮
遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為0）與兩分子間距離的關(guān)系，其中可能正
確的是( )
A. B. C. D.
BD
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謝
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