內(nèi)能一、內(nèi)能1．分子動能像一切運(yùn)動著的物體一樣，做熱運(yùn)動的分子也具有動能，這就是分子動能。物體中分子熱運(yùn)動的速率大小不一，所以各個(gè)分子的動能也有大有小，而且在不斷改變。在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出來的熱學(xué)性質(zhì)，因而重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值。這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動的平均動能。從擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動中可以看到，溫度升高時(shí)分子的熱運(yùn)動加劇。因此可以說：物質(zhì)的溫度是它的分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志。2．分子勢能如果宏觀物體之間存在引力或斥力，它們組成的系統(tǒng)就具有勢能，例如重力勢能、彈性勢能。現(xiàn)在我們知道，分子間存在著分子力，因此分子組成的系統(tǒng)也具有分子勢能，分子勢能的大小由分子間的相互位置決定，即與物體的體積有關(guān)。分子勢能與分子間距離的關(guān)系比較復(fù)雜。由分子間作用力與分子間距離的關(guān)系可知，分子間距離為時(shí)分子間合力為零；時(shí)表現(xiàn)為引力，這時(shí)增大分子間距離必須克服引力做功，因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大；時(shí)表現(xiàn)為斥力，這時(shí)要減小分子間的距離，必須克服斥力做功，因此隨著分子間距離的減小分子勢能也要增大。分子勢能與分子間距離的關(guān)系如圖所示。典例精講【例2.1】（2019春?銀川校級期末）關(guān)于分子勢能下列說法正確的是（　　）A．分子間表現(xiàn)為引力時(shí)，距離越大，分子勢能越小 B．分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，距離越大，分子勢能越大 C．分子的勢能隨物體的體積變化而變化 D．物體在熱能脹冷縮時(shí)，分子的平均動能改變，分子的勢能不變【例2.2】（2019春?杭錦后旗校級月考）下列關(guān)于分子間的相互作用力的說法中正確的是（　?。?/span>A．當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子力為零，說明此時(shí)分子間不存在作用力 B．當(dāng)r＞r0時(shí)，隨著分子間距離的增大分子間引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力????????????? C．當(dāng)r＜r0時(shí)，隨著分子間距離的增大分子間引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力????????????? D．當(dāng)分子間的距離r＞10﹣9m時(shí)，分子間的作用力可以忽略不計(jì)【例2.3】（2019春?海陵區(qū)校級月考）兩個(gè)分子從靠得不能再靠近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增大，直到大于分子直徑的10倍以上。這一過程中，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．分子間的斥力在減小，引力在增大 B．分子間的相互作用力的合力先減小后增大 C．分子力總做正功 D．分子勢能先減小后增大 3．內(nèi)能物體中所有分子做熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系。典例精講【例3.1】（2019?肇慶二模）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（　?。?/span>A．相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增量一定相同 B．物體的內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變 C．內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0℃的物體內(nèi)能為零 D．分子數(shù)和溫度相同的物體不一定具有相同的內(nèi)能 E．內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體【例3.2】（2019?沙雅縣校級模擬）如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置．一定質(zhì)量的理想氣體被密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0．現(xiàn)對氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2．則在此過程中，氣體分子平均動能　　（選增“增大”、“不變”或“減小”），氣體內(nèi)能變化了　．隨堂練習(xí)一．多選題（共6小題）1．（2018?青島一模）下列說法正確的是（　　）A．氣體很容易充滿整個(gè)容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) B．若兩個(gè)分子間的勢能增大，一定是克服分子間的相互作用力做功 C．兩個(gè)物體內(nèi)能相同，則它們的溫度一定相同 D．摩爾質(zhì)量為M（kg/mol）、密度為ρ （kg/m3）的1m3的銅所含原子數(shù)為NA（阿伏伽德羅常數(shù)為NA）????????????? E．由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢2．（2019?西安二模）根據(jù)熱學(xué)知識可以判斷，下列說法正確的是（　?。?/span>A．物體的溫度變化時(shí)，其分子平均動能一定隨之改變 B．載重汽車卸去貨物的過程中，外界對汽車輪胎內(nèi)的氣體做正功 C．當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，水中不會有水分子飛出水面 D．在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加 E．氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，若1摩爾該氣體的體積為V，則該氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)為3．（2018?新疆二模）下列說法正確的是（　?。?/span>A．因?yàn)榉肿娱g存在斥力，所以氣體很容易充滿整個(gè)容器 B．荷葉上的露珠呈球狀，是因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ饔?/span> C．組成晶體的微觀粒子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性 D．兩個(gè)物體內(nèi)能相同，它們的溫度也一定相同 E．液體的飽和氣壓隨溫度的升高而增大4．（2017秋?貴陽月考）兩分子間的分子力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫半標(biāo)為r0．相距很遠(yuǎn)的兩分子僅在分子力作用下，由靜止開始相互靠近，若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零．在兩分子相互靠近的過程中，下列說法正確（　?。?/span>A．在r＞r0階段，分子動能增加，勢能減小 B．在r＜r0階段，分子動能減小，勢能增加 C．在r＜r0階段，分子動能増加，勢能增加 D．在r＝r0時(shí)，分子勢能最小，但不為零 E．分子動能和勢能之和在整個(gè)過程中不變5．對氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋正確的是（　?。?/span>A．雖然分子的運(yùn)動時(shí)雜亂無章的，但密閉在容器中的氣體，在某一時(shí)刻向各個(gè)方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目一定相等????????????? B．同種氣體分子，溫度越高，分子的平均速率越大；大量氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動，速率有大有小，但是分子的速率按“按各種速率的分子數(shù)目相等”的 規(guī)律分布????????????? C．氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān) D．一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度不變，體積減小時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大 E．氣體對容器的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力6．（2017?漳州模擬）關(guān)于物體內(nèi)能的改變，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞 B．物體吸收熱量，它的內(nèi)能一定增加 C．物體放出熱量，它的內(nèi)能一定減少 D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能不一定增加 E．理想氣體絕熱膨脹過程，內(nèi)能減少二．計(jì)算題（共2小題）7．（2017春?黃陵縣校級期中）分子勢能隨分子間距離r的變化情況可以在如圖所示的圖象中表現(xiàn)出來，就圖象回答：（1）從圖中看到分子間距離在r0處分子勢能最小，試說明理由．（2）圖中分子勢能為零的點(diǎn)選在什么位置？在這種情況下分子勢能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，對嗎？（3）如果選兩個(gè)分子相距r0時(shí)分子勢能為零，分子勢能有什么特點(diǎn)？8．金屬棒在溫度升高，其長度也會增長，我們把溫度升高1℃所引起長度的增加與它在0℃時(shí)長度之比稱為線膨脹系數(shù)α．那么，金屬棒t℃時(shí)的長度l1與其在0℃的長度l0有下列關(guān)系：l1＝l0（1+αt）．現(xiàn)在兩根金屬棒，線膨脹系數(shù)分別為α1和α2，在0℃的長度分別為L10和L20，若發(fā)現(xiàn)這兩根金屬棒在任何溫度下長度之差均恒定，求α1和α2之比為多少？三．解答題（共4小題）9．（2010秋?陜西期末）一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大的原因是：A．溫度升高后，氣體分子的平均速率變大B．溫度升高后，氣體分子的平均動能變大C．溫度升高后，分子撞擊器壁的平均作用力增大D．溫度升高后，單位體積內(nèi)的分子數(shù)變大，撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)增多了．10．（2013秋?涼州區(qū)校級月考）為了比較水和沙子容熱本領(lǐng)的大小，小明做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在2個(gè)相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量、初溫都相同的水和沙子，用兩個(gè)相同的酒精燈對其加熱，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：（1）在此實(shí)驗(yàn)中，用加熱時(shí)間的長短來表示物質(zhì)　   　．（2）分析下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知；質(zhì)量相同的水和沙子，升高相同的溫度時(shí)，水吸收的熱量　   　（大于/小于）沙子吸收的熱量．（3）如果加熱相同的時(shí)間，質(zhì)量相同的水和沙子，　   　（沙子/水）升高的溫度更高．（4）實(shí)驗(yàn)中有些同學(xué)發(fā)現(xiàn)：剛開始加熱時(shí)，情況與（3）結(jié)論不符，你認(rèn)為可能的原因是：　   　，所以要用攪拌棒攪動沙子． 質(zhì)量/g溫度升高10℃所需要的時(shí)間/s溫度升高20℃所需要的時(shí)間/s溫度升高30℃所需要的時(shí)間/s沙子306489124水309616322011．（2014春?浉河區(qū)校級月考）將100℃的水蒸氣、50℃的水和﹣20℃的冰按質(zhì)量比1：2：10的比例混合，求混合后的最終溫度（c冰＝2100J/（kg?℃），c水＝4200J/（kg?℃），L＝2.26×106 J/kg，?＝3.36×105 J/kg）．12．（2009?棗莊一模）（1）奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤蓿▋?nèi)有液態(tài)丙烷）、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成。當(dāng)穩(wěn)壓閥打開以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)從氣罐里出來，經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒。則以下說法中正確的是　   　A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能減少C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程D．燃?xì)馊紵筢尫旁谥車h(huán)境中的能量很容易被回收再利用（2）某同學(xué)用吸管吹出一球形肥皂泡。開始時(shí)，氣體在口腔中的溫度為37℃，壓強(qiáng)為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；吹出后的肥皂泡體積為0.5L，溫度為0℃．求：①肥皂泡吹成后，比較肥皂泡內(nèi)、外壓強(qiáng)的大小，并簡要說明理由；②肥皂泡內(nèi)、外壓強(qiáng)差別不大，均近似等于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。試估算肥皂泡內(nèi)的氣體分子個(gè)數(shù)；③肥皂泡內(nèi)壓強(qiáng)近似等于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。求這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。 

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊電子課本

1 功、熱和內(nèi)能的改變

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第三冊

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