第四节 物体的内能 热量

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学习目标

1 ．知道分子热运动的动能跟温度有关．知道温度是分子热运动平均动能的标志．

2 ．知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离必须克服分子力做功，因而分子势能发生变化；知道分子势能跟物体的体积有关．

3 ．知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关．

4 ．能够区别内能和机械能．5 ．知道内能的变化可以分别用功和热量来度．6 ．知道做功和热传递对改变内能是等效的．

5 ．了解改变内能的两种方式：做功和热递

点击观看热传递过程

重点难点1 ．分子的动能⑴ 定义 : 物质分子由于不停地做无规则热运

动而具有的能叫分子的动能，可表示为：

⑵ 特点：① 同一物体里各分子的动能并不相同，这与

物体做机械运动所具有的动能不同；

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② 每个分子的动能时刻变化 ( 因为碰撞 ) ，故研究某个分子的动能没有意义．

③ 从大量分子的总体来看：动能很大和很小的分子数比较少，具有中等动能的分子数比较多；

④ 对热现象起决定作用的是所有分子动能的平均值．

(3) 分子热运动的平均动能

① 定义：物体里所有分子动能的平均值．② 可写成 = , 式中 是分子热

运动平均速率， m 是分子质量．③ 温度是物体分子热运动的平均动能的标志

( 这是温度的微观含义 ) ．温度越高，物体内大量分子无规则热运动越激烈，分子热运动的平均动能越大．

KE

KE 1m

22v v

(4) 同一温度下，不同物体 ( 质 ) 分子的平均动能都相同，但不同物质分子热运动的平均速率不相同．

(5) 分子热运动的平均动能永远不可能为零．

2 ．分子势能

(1) 定义：由相互作用的分子的相对位置所决定的势能．

(2) 决定的因素：宏观上跟物体的体积和物态有关，微观上与分子间距离有关．

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(3) 分子势能的变化与分子间距离的变化关。可用分子力做功来量度．

当 时，分子力表现为引力 ,r 增大时，子力做负功，分子势能增大；

当 时，分子力表现为斥力。 r 增大时分子力做正功，分子势能减小；

当 时，分子势能取最小值 ( 但不一定为零 ) ．

0r r

0r r

0r=r

(4) 分子势能的变化还可以用图象表示，规定无穷远处 ( ) 分子势能为零， 关系曲线如图 11—4 所示．

r pE r

3 ．物体的内能(1) 定义：物体中所有分子热运动的动能和分

子势能的总和，叫物体的热力学能，也叫内能．

(2) 决定的因素：跟物体的温度、体积和物质的量有关．

(3) 区别物体的内能和机械能

① 是两种不同形式的能，分别跟两种不同的运动形式 ( 分子热运动和物体机械运动 ) 相对应．

② 决定能量大小的因素不同．③ 任何物体都有内能，物体的内能不可能为零，而

物体的机械能可以为零．④ 物体的内能与机械能之间可以发生相互转化．

4 ．改变内能的两种方式

(1) 做功．如擦火柴过程，火车驶过的钢轨发烫，气体膨胀时做功等．

(2) 热传递 ( 不通过做功而使物体内能改变的物理过程 ) ．其常见方式有：辐射、传导、对流．

(3) 两种方式比较

① 做功和热传递对改变物体的内能是等效的．例如：可以分别用摩擦和直接加热的方式使一根铁丝升高相同的温度．

② 本质区别：做功过程是物体内能与其他形式的能之间的相互转化过程，而热传递是物体间内能的相互转移 ( 使物体内能发生变化的方式不同 ) ．

③ 量度内能变化的物理量不同．做功过程内能变化用功来量度．外界对物体做了多少功，就有多少其他形式的能转化为内能．热传递过程中内能的变化用热量来量度．外界传递给物体多少热量，物体内能就增加多少．

例题解析例 当氢气和氧气的质量和温度相同时，下列

说法中正确的是（ ）A ．两种气体分子的平均动能相等B ．氢气分子的平均速率小于氧气分子的平

均速率C ．两种气体分子热运动的总动能相等D ．两种气体分子热运动的平均速率相等

分析解答：

因温度是气体分子平均动能的标志，氢气和氧气的温度相同，故两种气体分子的平均，因为分子质量不相等．不同物质的平均动能并不相等．

解后反思：

不论何种物质、处于何种状态，只要温度相同，分子的平均动能就相等．但不同物质分子的平均动能相等，分子平均速率并不相等 ( 还与分子质量有关 ) ．

1 ．下列说法中正确的是（ ）

A ．物体的温度越高，说明物体内部分子运动的越 剧烈，每个分子的动能都很大。

B ．物体的内能越大，物体的温度就一定越高。 C ．温度是分子平均动能的标志，温度越高， 分

子的平均动能就越大。 D ．物体吸热温度就会上升，所以温度越高的物体

含有的热量就越多。

2 ． (1998年上海 ) 有关物体的内能，以下说法正确的是（ ）

A ． 1gO℃的水比 lgO℃的冰内能大。 B ．电流通过电阻后电阻发热，它的内能

增加是通过“热传递”方式实现的。 C ．气体膨胀，它的内能一定减少。 D ．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加。

参考答案：

1.C

2.AD

结 束