?內(nèi)能
一、內(nèi)能
1．分子動(dòng)能
像一切運(yùn)動(dòng)著的物體一樣，做熱運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。
物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的速率大小不一，所以各個(gè)分子的動(dòng)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(lái)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(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值。這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。
從擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)中可以看到，溫度升高時(shí)分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇。因此可以說(shuō)：物質(zhì)的溫度是它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。
2．分子勢(shì)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(shì)能，例如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)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(shì)能，分子勢(shì)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(shì)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(shì)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(shì)能也要增大。分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如圖所示。

典例精講
【例2.1】（銀川校級(jí)期末）關(guān)于分子勢(shì)能下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．分子間表現(xiàn)為引力時(shí)，距離越大，分子勢(shì)能越小
B．分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，距離越大，分子勢(shì)能越大
C．分子的勢(shì)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(dòng)能改變，分子的勢(shì)能不變
【分析】當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減小；當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增大；分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。
【解答】解：A、分子間表現(xiàn)為引力時(shí)，距離減小時(shí)，分子間做正功，分子勢(shì)能減小，故A錯(cuò)誤；
B、分子間表現(xiàn)斥力時(shí)，距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；故B錯(cuò)誤；
C、由以上可知，分子的勢(shì)能隨物體的體積變化而變化；故C正確；
D、物體在熱能脹冷縮時(shí)，分子的平均動(dòng)能改變，分子的勢(shì)能也改變；故D錯(cuò)誤；
故選：C。
【例2.2】（杭錦后旗校級(jí)月考）下列關(guān)于分子間的相互作用力的說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子力為零，說(shuō)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)
【分析】分子間的相互作用是由于原子內(nèi)的帶電粒子的相互作用而引起的，分子間同時(shí)存在引力和斥力，當(dāng)分子間的引力大于斥力時(shí)，表現(xiàn)為引力，當(dāng)分子間的斥力大于引力時(shí)，表現(xiàn)為斥力，只與分子間的距離有關(guān)。
【解答】解：A、分子間的引力和斥力同時(shí)存在，當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，引力等于斥力，分子力為零，故A錯(cuò)誤；
BC、分子力隨分子間的距離的變化而變化，當(dāng)r＞r0時(shí)，分子間的作用力隨分子間距離的增大而減小，斥力減小的更快，故分子力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間的距離r＜r0時(shí)，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表現(xiàn)為斥力；如果分子間距離增大，分子間的引力和斥力也是減小的；故BC錯(cuò)誤；
D、分子間距離大于分子直徑10倍的時(shí)候，分子間作用力非常微弱，故當(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)，故D正確。
故選：D。
【例2.3】（海陵區(qū)校級(jí)月考）兩個(gè)分子從靠得不能再靠近的位置開(kāi)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(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> 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(shì)能先減小后增大
【分析】當(dāng)兩個(gè)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子力為0，當(dāng)r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力。分子力做正功，分子勢(shì)能減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。
【解答】解：A、當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子之間的引力和斥力都同時(shí)減小，故A錯(cuò)誤；
BCD、當(dāng)兩個(gè)分子從靠近的不能再近的位置開(kāi)始，使二者之間的距離逐漸增大，達(dá)到分子間距等于r0的過(guò)程中，分子間的相互作用力（合力）減小，這個(gè)過(guò)程分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做正功，分子勢(shì)能減??；當(dāng)從r0再增大時(shí)，分子引力減小的較慢，分子斥力減小的較快，故合力表現(xiàn)為引力，且增大，然后增大到某一值，又減少，至直到大于分子直徑的10倍，引力與斥力均幾乎為零，此過(guò)程分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，其合力為零，由以上分析可知，分子間相互作用力先減小，后增大，再減小，分子力先做正功后做負(fù)功，分子勢(shì)能先減小后增大，故BC錯(cuò)誤，D正確
故選：D。

3．內(nèi)能
物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)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】（肇慶二模）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> 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
【分析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，影響內(nèi)能的因素還有物質(zhì)的量、體積等，改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，一起物體在任何溫度下都具有內(nèi)能；熱量從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，與內(nèi)能的大小無(wú)關(guān)。
【解答】解：A、質(zhì)量相同，但物體的物質(zhì)的量不一定相同；故溫度提高相同的溫度時(shí)，內(nèi)能的增量不一定相同；故A錯(cuò)誤；
B、物體的內(nèi)能取決于物體的溫度、體積以及物態(tài)等，物體的內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變，然后晶體熔化的過(guò)程中內(nèi)能增大而溫度不變；故B正確；
C、一切物體在任何溫度下都具有內(nèi)能，所以0℃的物體仍然有內(nèi)能；故C錯(cuò)誤；
D、物體的內(nèi)能取決于物體的溫度、體積以及物態(tài)等，所以分子數(shù)和溫度相同的物體不一定具有相同的內(nèi)能；故D正確；
E、物體的內(nèi)能取決于物體的溫度、體積以及物態(tài)等，內(nèi)能小的物體的溫度可以比內(nèi)能大的物體的溫度高，所以內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體；故E正確；
故選：BDE。
【例3.2】（沙雅縣校級(jí)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(duì)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(guò)程中，氣體分子平均動(dòng)能　增大　（選增“增大”、“不變”或“減小”），氣體內(nèi)能變化了　Q﹣p0（V2﹣V1）?。?br />
【分析】溫度是分子平均動(dòng)能變化的標(biāo)志，活塞緩慢上升為等壓過(guò)程，由功的表達(dá)式求解即可．
由熱力學(xué)第一定律△u＝W+Q可求．
【解答】解：現(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱，溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，活塞緩慢上升，視為等壓過(guò)程，則氣體對(duì)活塞做功為：
W＝F△h＝p0（V2﹣V1）
根據(jù)熱力學(xué)定律有：△U＝W+Q＝Q﹣p0（V2﹣V1）
故答案為：增大，Q﹣p0（V2﹣V1）
隨堂練習(xí)
一．多選題（共6小題）
1．（青島一模）下列說(shuō)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(shì)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(shì)
2．（西安二模）根據(jù)熱學(xué)知識(shí)可以判斷，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．物體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定隨之改變
B．載重汽車卸去貨物的過(guò)程中，外界對(duì)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(huì)有水分子飛出水面
D．在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子每秒對(duì)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．（新疆二模）下列說(shuō)法正確的是（　　）
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?
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．（貴陽(yáng)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(kāi)始相互靠近，若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零．在兩分子相互靠近的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確（　?。?br />
A．在r＞r0階段，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小
B．在r＜r0階段，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能增加
C．在r＜r0階段，分子動(dòng)能増加，勢(shì)能增加
D．在r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零
E．分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變
5．對(duì)氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋正確的是（　　）
A．雖然分子的運(yùn)動(dòng)時(shí)雜亂無(wú)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(dòng)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(duì)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．（漳州模擬）關(guān)于物體內(nèi)能的改變，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．能夠改變物體內(nèi)能的物理過(guò)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(duì)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(guò)程，內(nèi)能減少
二．計(jì)算題（共2小題）
7．（黃陵縣校級(jí)期中）分子勢(shì)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(lái)，就圖象回答：
（1）從圖中看到分子間距離在r0處分子勢(shì)能最小，試說(shuō)明理由．
（2）圖中分子勢(shì)能為零的點(diǎn)選在什么位置？在這種情況下分子勢(shì)能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，對(duì)嗎？
（3）如果選兩個(gè)分子相距r0時(shí)分子勢(shì)能為零，分子勢(shì)能有什么特點(diǎn)？

8．金屬棒在溫度升高，其長(zhǎng)度也會(huì)增長(zhǎng)，我們把溫度升高1℃所引起長(zhǎng)度的增加與它在0℃時(shí)長(zhǎng)度之比稱為線膨脹系數(shù)α．那么，金屬棒t℃時(shí)的長(zhǎng)度l1與其在0℃的長(zhǎng)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(zhǎng)度分別為L(zhǎng)10和L20，若發(fā)現(xiàn)這兩根金屬棒在任何溫度下長(zhǎng)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(dòng)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．（涼州區(qū)校級(jí)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(duì)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(zhǎng)短來(lái)表示物質(zhì)　 ?。?br /> （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　 ?。ù笥?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，　 ?。ㄉ匙?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(kāi)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(dòng)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
30
64
89
124
水
30
96
163
220

11．（浉河區(qū)校級(jí)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，l＝3.36×105 J/kg）．
12．（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(kāi)以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)從氣罐里出來(lái)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒。則以下說(shuō)法中正確的是　 　
A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中要對(duì)外做功
B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中分子的分子勢(shì)能減少
C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^(guò)程是熵增加的過(guò)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(kāi)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(jiǎn)要說(shuō)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。

隨堂練習(xí)
參考答案與試題解析
一．多選題（共6小題）
1．（青島一模）下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> 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(shì)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(shì)
【分析】氣體能充滿整個(gè)空間的原因是因?yàn)闅怏w間分子作用力可以忽略，從而各分子可以自由移動(dòng)；根據(jù)分子力做功與分子勢(shì)能的關(guān)系，判斷分子力做功情況；物體的內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分，與物質(zhì)的量、溫度、體積和狀態(tài)四個(gè)因素有關(guān)；求分子數(shù)等于物質(zhì)的量乘以阿伏伽德羅常數(shù)；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。
【解答】解：A、氣體很容易充滿整個(gè)容器，是因?yàn)榉肿佣荚诓煌５刈鰺o(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，且分子間相互作用力非常小，從而各分子是自由的，不受相互間的約束，并不是因?yàn)槌饬Φ脑?。故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)分子力做功與分子勢(shì)能的關(guān)系可知，若分子力做正功、分子勢(shì)能減小，若分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。故B正確；
C、物體的內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分，大小與物質(zhì)的量、溫度、體積和狀態(tài)四個(gè)因素有關(guān)，所以兩個(gè)物體內(nèi)能相同，并不能確定它們的溫度一定相同。故C錯(cuò)誤；
D、分子數(shù)等于物質(zhì)的量乘以阿伏伽德羅常數(shù)，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：N．故D正確；
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(shì)。故E正確。
故選：BDE。
2．（西安二模）根據(jù)熱學(xué)知識(shí)可以判斷，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br /> A．物體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定隨之改變
B．載重汽車卸去貨物的過(guò)程中，外界對(duì)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(huì)有水分子飛出水面
D．在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子每秒對(duì)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
【分析】本題關(guān)鍵掌握物體內(nèi)能的概念，知道溫度的微觀意義：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程分析輪胎內(nèi)氣體體積的變化，由熱力學(xué)第一定律分析內(nèi)能的變化；處于飽和狀態(tài)時(shí)，水中水分子進(jìn)與出平衡；氣體的壓強(qiáng)是由大量分子對(duì)器壁的碰撞而產(chǎn)生的，它包含兩方面的原因：分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)和每一次的平均撞擊力。

氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁的碰撞而產(chǎn)生的，它包含兩方面的原因：分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)和每一次的平均撞擊力；能夠根據(jù)熱力學(xué)第二定律理解和熱運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理過(guò)程的方向性。運(yùn)用熱力學(xué)第一定律分析物體內(nèi)能的變化。
【解答】解：A、溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定隨之改變，故A正確。
B、載重汽車卸去貨物的過(guò)程中，輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，由理想氣體的狀態(tài)方程可知，氣體的體積將增大，所以該過(guò)程中外界對(duì)汽車輪胎內(nèi)的氣體做負(fù)功；故B錯(cuò)誤。
C、當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，水中水分子飛出水面與進(jìn)入水面是平衡的，故C錯(cuò)誤；
D、氣體的壓強(qiáng)是由大量分子對(duì)器壁的碰撞而產(chǎn)生的，它包含兩方面的原因：分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)和每一次的平均撞擊力。氣體的溫度降低時(shí)，分子的平均動(dòng)能減小，所以，在壓強(qiáng)不變時(shí)，分子每秒對(duì)器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加。故D正確；
E、氣體的摩爾質(zhì)量為M，分子質(zhì)量為m，則阿伏伽德羅常數(shù)：NA；
若1摩爾該氣體的體積為V，則單位體積內(nèi)氣體的物質(zhì)的量：n
所以該氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)為：N＝n?NA．故E正確；
故選：ADE。
3．（新疆二模）下列說(shuō)法正確的是（　　）
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?
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
【分析】分子力很微弱，除相互碰撞外沒(méi)有相互作用，故氣體總是很容易充滿整個(gè)容器；結(jié)合液體的表面張力意義解釋；物體的內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分，與物質(zhì)的量、溫度、體積三個(gè)因素有關(guān)；同一種物質(zhì)的飽和蒸汽壓僅僅與溫度有關(guān)。
【解答】解：A、氣體分子之間的距離很大，分子力為引力，基本為零，氣體很容易充滿容器，是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，故A錯(cuò)誤；
B、液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，即液體表面張力，露珠呈球形，是由于液體表面張力作用的結(jié)果，故B正確；
C、組成晶體的微觀粒子按一定規(guī)律分布，如食鹽屬于單晶體，食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性。故C正確；
D、溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，而物體的內(nèi)能與溫度、物質(zhì)的量、物態(tài)等都有關(guān)，所以兩個(gè)物體內(nèi)能相同，則它們的溫度不一定相同。故D錯(cuò)誤；
E、同一種液體的飽和蒸汽壓僅僅與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，液體的飽和汽壓增大。故E正確
故選：BCE。
4．（貴陽(yáng)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(kāi)始相互靠近，若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零．在兩分子相互靠近的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確（　?。?br />
A．在r＞r0階段，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小
B．在r＜r0階段，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能增加
C．在r＜r0階段，分子動(dòng)能増加，勢(shì)能增加
D．在r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零
E．分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變
【分析】當(dāng)分子間距離等于平衡距離時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小；當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力；根據(jù)分子力做功情況分析分析勢(shì)能的變化．
【解答】解：A、r0為分子間的平衡距離；在r＞r0階段，分子力表現(xiàn)為引力，在兩分子相互靠近的過(guò)程中，分子力做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小，故A正確。
BC、在r＜r0階段，分子力表現(xiàn)為斥力，在兩分子相互靠近的過(guò)程中，分子力做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能增加，故B正確，C錯(cuò)誤。
D、在r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，取兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，但不為零，為負(fù)值，故D正確。
E、由于沒(méi)有外力做功，故分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變，故E正確；
故選：ABDE。
5．對(duì)氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋正確的是（　?。?br /> A．雖然分子的運(yùn)動(dòng)時(shí)雜亂無(wú)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(dòng)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(duì)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
【分析】分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都相等，分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布，氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)。
【解答】解：A、雖然分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有在一個(gè)正方體容器里，任一時(shí)刻與容器各側(cè)面碰撞的氣體分子數(shù)目一定相同，故A正確；
B、溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，同種氣體分子，溫度越高，分子的平均速率越大；大量氣體分子的速率有大有小，但是按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布；故B錯(cuò)誤；
C、氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)大；故C正確；
D、溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變，則氣體的內(nèi)能一定不變；故D錯(cuò)誤；
E、氣體壓強(qiáng)是大量分子對(duì)容器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的，故氣體對(duì)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，故E正確；
故選：ACE。
6．（漳州模擬）關(guān)于物體內(nèi)能的改變，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?br /> A．能夠改變物體內(nèi)能的物理過(guò)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(duì)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(guò)程，內(nèi)能減少
【分析】改變物體內(nèi)能的方式：做功和熱傳遞；它們?cè)诟淖兾矬w的內(nèi)能上是等效的；結(jié)合熱力學(xué)第一定律公式△U＝W+Q進(jìn)行判斷
【解答】解：A、改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。它們?cè)诟淖兾矬w的內(nèi)能上是等效的，故A正確；
B、物體吸收熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能不一定增加，故B錯(cuò)誤；
C、物體放出熱量，可能同時(shí)外界對(duì)氣體做功，故內(nèi)能不一定減小，故C錯(cuò)誤；
D、外界對(duì)物體做功，物體可能同時(shí)放熱，故物體的內(nèi)能不一定增加；故D正確；
E、理想氣體絕熱膨脹過(guò)程，理想氣體對(duì)外做功，W＜0；不能吸收到熱量，Q＝0，由△U＝W+Q，可得△U＜0，則內(nèi)能減少，故E正確；
故選：ADE。
二．計(jì)算題（共2小題）
7．（黃陵縣校級(jí)期中）分子勢(shì)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(lái)，就圖象回答：
（1）從圖中看到分子間距離在r0處分子勢(shì)能最小，試說(shuō)明理由．
（2）圖中分子勢(shì)能為零的點(diǎn)選在什么位置？在這種情況下分子勢(shì)能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，對(duì)嗎？
（3）如果選兩個(gè)分子相距r0時(shí)分子勢(shì)能為零，分子勢(shì)能有什么特點(diǎn)？

【分析】明確分子力做功與分子勢(shì)能間的關(guān)系，明確分子勢(shì)能的變化情況，同時(shí)明確零勢(shì)能面的選取是任意的，選取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能面得出圖象如圖所示；而如果以r0時(shí)分子勢(shì)能為零，則分子勢(shì)能一定均大于零．
【解答】解：（1）如果分子間距離約為10﹣10 m數(shù)量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此距離為r0．當(dāng)分子距離小于r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大．如果分子間距離大于r0時(shí)，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大．
從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn)，r不論減小或增大，分子勢(shì)能都增大．所以說(shuō)，分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)．
（2）由圖可知，分子勢(shì)能為零的點(diǎn)選在了兩個(gè)分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)的位置．因?yàn)榉肿釉谄胶馕恢锰幨欠肿觿?shì)能最低點(diǎn)，據(jù)圖也可以看出：在這種情況下分子勢(shì)能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零是正確的．
（3）因?yàn)榉肿釉谄胶馕恢锰幨欠肿觿?shì)能的最低點(diǎn)，最低點(diǎn)的分子勢(shì)能都為零，顯然，選兩個(gè)分子相距r0時(shí)分子勢(shì)能為零，分子勢(shì)能將大于等于零．
答案如上．
8．金屬棒在溫度升高，其長(zhǎng)度也會(huì)增長(zhǎng)，我們把溫度升高1℃所引起長(zhǎng)度的增加與它在0℃時(shí)長(zhǎng)度之比稱為線膨脹系數(shù)α．那么，金屬棒t℃時(shí)的長(zhǎng)度l1與其在0℃的長(zhǎng)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(zhǎng)度分別為L(zhǎng)10和L20，若發(fā)現(xiàn)這兩根金屬棒在任何溫度下長(zhǎng)度之差均恒定，求α1和α2之比為多少？
【分析】根據(jù)函數(shù)公式l1＝l0（1+αt），將兩組數(shù)據(jù)代入公式，然后分析即可．
【解答】解：兩根金屬棒，線膨脹系數(shù)分別為α1和α2，在0℃的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)10和L20，則它們的長(zhǎng)度分別為：
l1＝L10（1+α1）…①
l2＝L20（1+α2）…②
則：l2﹣l1＝（L20﹣L10）+L20?α2﹣L10?α1
由于兩根金屬棒在任何溫度下長(zhǎng)度之差均恒定，則：l2﹣l1＝（L20﹣L10）
所以：L20?α2＝L10?α1
即：
答：α1和α2之比為L(zhǎng)20：L10．
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(dòng)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．
【分析】影響氣體壓強(qiáng)的微觀因素：一個(gè)是氣體分子的平均動(dòng)能，一個(gè)是分子的密集程度．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大．
【解答】解：溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，根據(jù)動(dòng)量定理，知分子撞擊器壁的平均作用力增大．體積不變，知分子的密集程度不變，即單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變．故A、B、C正確．D錯(cuò)誤．
故選ABC．
10．（涼州區(qū)校級(jí)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(duì)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(zhǎng)短來(lái)表示物質(zhì)　吸收的熱量?。?br /> （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?。ù笥?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　（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(kāi)始加熱時(shí)，情況與（3）結(jié)論不符，你認(rèn)為可能的原因是：　水的導(dǎo)熱性能好或沙子導(dǎo)熱性能不好　，所以要用攪拌棒攪動(dòng)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
30
64
89
124
水
30
96
163
220

【分析】（1）相同的酒精燈，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，水和沙子吸收的熱量就越多；
（2）根據(jù)比熱容的概念和吸收熱量的計(jì)算公式Q＝Cm△t，實(shí)驗(yàn)中采用了控制變量法，控制質(zhì)量相等，升高的溫度相同，比熱容大的 吸收的熱量就多；
（3）如果加熱相同的時(shí)間，質(zhì)量相同的水和沙子，利用吸收熱量的計(jì)算公式Q＝Cm△t，即可判斷．
（4）分析沙子的特點(diǎn)可知在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行攪拌的原因．
【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)采用相同的酒精燈對(duì)其加熱，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，沙子和水吸收的熱量就多，因此實(shí)驗(yàn)中用加熱時(shí)間表示水和沙子吸熱的多少．
（2）因?yàn)橘|(zhì)量相同的水和沙子，升高相同溫度，水的比熱容大于沙子的比熱容，根據(jù)吸收熱量的計(jì)算公式Q＝cm△t知，水吸收的熱量大于沙子吸收的熱量；
（3）如果加熱相同的時(shí)間，質(zhì)量相同的水和沙子，水的比熱容大于沙子的比熱容，根據(jù)吸收熱量的計(jì)算公式Q＝cm△t可知，沙子的溫度變化的大．
（4）由于沙子的導(dǎo)熱性能不好，故在剛開(kāi)始加熱時(shí)，沙子局部溫度可能低于水的溫度，所以要不斷用攪拌棒進(jìn)行攪拌；
故答案為：吸收的熱量；大于；沙子；沙子導(dǎo)熱性能不好．
11．（浉河區(qū)校級(jí)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，l＝3.36×105 J/kg）．
【分析】熱傳遞過(guò)程中高溫物體放出熱量，低溫物體吸收熱量，直到最后溫度相同；知道熱水的質(zhì)量和初溫、冷水的質(zhì)量和初溫，又知道水的比熱容，利用熱平衡方程Q吸＝Q放求水混合后的溫度．
【解答】解：設(shè)水蒸氣的質(zhì)量為mkg，則水、冰的質(zhì)量為2mkg、10mkg，最終溫度為t
由Q吸＝Q放，得
即：Lm（t1﹣t）+c水2m（t2﹣t）＝C冰10m（t﹣t3）
即：4.2×103J/（kg?℃）×6kg×（t﹣20℃）＝4.2×103J/（kg?℃）×4kg×（60℃﹣t）
解得：t＝36℃．
答：混合后將得到10kg水的溫度為36℃．
12．（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(kāi)以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)從氣罐里出來(lái)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒。則以下說(shuō)法中正確的是　AC　
A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中要對(duì)外做功
B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中分子的分子勢(shì)能減少
C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^(guò)程是熵增加的過(guò)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(kāi)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(jiǎn)要說(shuō)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。
【分析】（1）根據(jù)體積變化判斷做功情況，分子勢(shì)能的變化；對(duì)溫度是分子平均動(dòng)能標(biāo)志的理解；正確理解“能量耗散”和“品質(zhì)降低”。
（2）1mol理想氣體的體積是22.4L，求出肥皂泡內(nèi)氣體的摩爾數(shù)，再求出分子數(shù)；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程求出這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。
【解答】解：（1）A、燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中體積增大，因此對(duì)外做功，故A正確；
B、燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程中分子勢(shì)能增大，故B錯(cuò)誤；
C、燃?xì)庠谌紵胰紵倪^(guò)程是熵增加的過(guò)程，故C正確；
D、燃?xì)庠谌紵筢尫旁谥車h(huán)境中的能量變?yōu)槠焚|(zhì)低的大氣內(nèi)能，能量耗散了，很難再被利用，故D錯(cuò)誤。
故選AC。
（2）①肥皂泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于外部大氣壓強(qiáng)。原因是把肥皂泡的表面張力使肥皂泡表
面具有收縮的趨勢(shì)。
②肥皂泡內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為：
分子數(shù)（個(gè)）
③T1＝（273+37）K＝310K T2＝273K
由理想氣體狀態(tài)方程得：

故答案為：（1）AC；
（2）①肥皂泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于外部大氣壓強(qiáng)。原因是把肥皂泡的表面張力使肥皂泡表
面具有收縮的趨勢(shì)；
②肥皂泡內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為0.022mol；分子數(shù)為1.32×1022個(gè)；
③這部分氣體在口腔內(nèi)的體積為0.52L。


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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

4 分子動(dòng)能和分子勢(shì)能

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第三冊(cè)

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