分子動能和分子勢能+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第一章

分子動理論1.4分子動能和分子勢能存在.分子間的作用力所做的功與路徑無關(guān)，分子勢能與分子間的相對位置有關(guān).?分子動能分子不停地做無規(guī)則運動，那么，像一切運動著的物體一樣，做熱運動的分子也具有動能，這就是分子動能。分子動能組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能。物體中分子熱運動的速率大小不一，所以各個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，這里重要的不是系統(tǒng)中某個分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值。這個平均值叫作分子熱運動的平均動能。平均動能物體里所有分子動能的平均值叫做分子熱運動的平均動能。溫度升高時，分子的熱運動加劇，溫度越高，分子熱運動的平均動能越大。溫度越低，分子熱運動的平均動能越小。因此，可以得出結(jié)論：物體溫度升高時，分子熱運動的平均動能增加。這樣，分子動理論使我們懂得了溫度的微觀含義。溫度宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度。

1.同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能都相同。但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同。所以分子熱運動的平均速率也不一定相同。2.溫度反映的是大量分子平均動能的大小，不能反映個別分子的動能大小，同一溫度下，各個分子的動能不盡相同。需要注意典例探究例題1：有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則(

)A．甲氣體溫度一定高于乙氣體的溫度B．甲氣體溫度一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的快C?

分子勢能分子間存在著相互作用力，可以證明分子間的作用力所做的功與路徑無關(guān)，分子組成的系統(tǒng)具有分子勢能。分子勢能分子間存在著相互作用力，因此分子間所具有的由它們的相對位置所決定的能。地面上的物體，由于與地球相互作用重力勢能發(fā)生彈性形變的彈簧，相互作用分子間相互作用彈性勢能分子勢能分子間作用力做功，會引起分子勢能的變化，其變化關(guān)系類似于彈力做功與彈性勢能的關(guān)系.分子勢能與分子間距離的關(guān)系當(dāng)r≈10－10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。當(dāng)r＜r0時，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，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。當(dāng)r＞r0時，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，分子勢能隨分子間的距離增大而增大。如圖1.4-1，設(shè)兩個分子相距無窮遠，我們可以規(guī)定它們的分子勢能為0。讓一個分子A

不動，另一個分子B從無窮遠處逐漸靠近A。在這個過程中，分子間的作用力(圖1.4-2甲)做功，分子勢能的大小發(fā)生改變。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能當(dāng)分子B向分子A靠近，分子間距離r

大于r0

時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，力的方向與分子的位移方向相同，分子間的作用力做正功，分子勢能減小。當(dāng)分子間距離r減小到r0

時，分子間的作用力為0，分子勢能減到最小。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能越過平衡位置r0

后，分子B繼續(xù)向分子A靠近，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，力的方向與分子的位移方向相反分子間的作用力做負功，分子勢能增大?？梢?，分子勢能的大小是由分子間的相對位置決定的。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能決定分子勢能的因素圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能(1)從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關(guān)。(2)從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r

有關(guān)。由以上分析可知，如果選定分子間距離r

為無窮遠時的分子勢能Ep

為0，則分子勢能Ep

隨分子間距離r

變化的情況如圖1.4-2乙所示。分子勢能Ep

隨分子間距離r

的變化有最小值，即當(dāng)r＝r0

時，分子勢能最小。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能物體的體積變化時，分子間距離將發(fā)生變化，因而分子勢能隨之改變?？梢?，分子勢能與物體的體積有關(guān)。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢能典例探究例題2：如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間的距離的關(guān)系如圖中曲線所示。F＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力。a、b、c、d為x軸上四個特定的位置?，F(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則(

)A．乙分子由a到b做加速運動，由b到c做減速運動B．乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大C．乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直減小D．乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增大BC?

物體的內(nèi)能內(nèi)能物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和，叫作物體的內(nèi)能(internalenergy)。任何物體都具有內(nèi)能。物體的內(nèi)能也叫做物體的熱力學(xué)能.決定物體內(nèi)能的因素分子熱運動的平均動能與溫度有關(guān)，分子勢能與物體的體積有關(guān)。一般說來，物體的溫度和體積變化時它的內(nèi)能都會隨之改變。

(1)從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素決定。

(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)，分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定。足球靜止時，氣體分子仍在做不停息的無規(guī)則熱運動，故仍然有能量,即有內(nèi)能.物體的內(nèi)能跟機械能的區(qū)別應(yīng)當(dāng)指出，組成物體的分子在做無規(guī)則的熱運動，具有熱運動的動能，它是內(nèi)能的一部分；同時物體還可能做整體的運動，因此，還會具有動能，這是機械能的一部分。后者是由物體的機械運動決定的，它對物體的內(nèi)能沒有貢獻。內(nèi)能機械能對應(yīng)的運動形式常見的能量形式影響因素大小聯(lián)系物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)永遠不等于零微觀分子熱運動分子動能、分子勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化一定條件下可以等于零物體的機械運動的速度、相對于零勢能面的高度或彈性形變量物體動能、重力勢能或彈性勢能宏觀物體機械運動典例探究例題3：下列說法中正確的是(

)A．溫度低的物體內(nèi)能小B．溫度低的物體分子運動的平均速率小C．物體做加速運動時速度越來越大，物體內(nèi)分子的平均動能也越來越大D．物體體積改變，內(nèi)能可能不變D練習(xí)與應(yīng)用1.在一個密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，過一段時間后，水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度還是15℃。它的內(nèi)能是否發(fā)生了變化?為什么?解：內(nèi)能增加.15℃的水滴變成15℃的水蒸氣，需要吸收熱量，溫度沒變，分子的平均動能不變，但分子勢能增加，故內(nèi)能增加.2.在一個真空的鐘罩中，用不導(dǎo)熱的細線懸吊一個鐵塊，中午時鐵塊的溫度是28℃，晚上鐵塊的溫度是23℃。鐵塊的內(nèi)能是否發(fā)生了變化?為什么?解：內(nèi)能減少.由題意可知，晚上時鐵塊的溫度比中午時低，分子的平均動能減小，而分子勢能不變，故內(nèi)能減少.3.有人說：“在高速列車的速度由小變大的過程中，列車上所有物體的動能都在增大，組成這些物體的分子的平均動能也在增大。既然溫度是分子平均動能的標(biāo)志，因此，在這個過程中列車上物體的溫度是在升高的，只是升高得并不大，我們感覺不到而已。”你說對嗎?為什么?解：這種說法不對.物體的溫度是它的分子熱運動的平均動能的標(biāo)志.這里的運動指的是分子的熱運動，