第二時(shí) 物體的內(nèi)能 溫標(biāo)

【要求】
1．知道物體的內(nèi)能的概念，了解物體的內(nèi)能與宏觀物理量間的關(guān)系。
2．知道兩種溫標(biāo)以及它們間的換算關(guān)系。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、內(nèi)能
1．分子的平均動(dòng)能：物體內(nèi)分子動(dòng)能的平均值叫分子平均動(dòng)能． 是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．溫度越高，分子平均動(dòng)能 ．
2．分子勢能：由分子間的相互作用和 決定的能量叫分子勢能．分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)：①當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，分子勢能隨分子間的距離增大而增大；②當(dāng)r<r0時(shí)，分子勢能隨分子間的距離減小而增大；③r＝r0時(shí)，分子勢能最小．
3．物體的內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的
的總和叫物體的內(nèi)能．
4．改變物體的內(nèi)能的兩種方式是
和 ．
二、溫度(T或t)
1．兩種意義：宏觀上表示物體的 ；微觀上標(biāo)志物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的 .它是物體分子 的標(biāo)志．
2．兩種溫標(biāo)
攝氏溫標(biāo)：單位℃，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)作為 ，沸點(diǎn)作為 ．
熱力學(xué)溫標(biāo)T：單位．把 作為0．絕對(duì)零度(0)是 的極限，只能接近不能達(dá)到．
兩種溫標(biāo)的關(guān)系：每1度表示的冷熱差別，兩種溫標(biāo)是相同的，只是 不同，所以二者關(guān)系為式：T＝t+273()，△T＝△t

知識(shí)點(diǎn)一對(duì)分子動(dòng)能的理解
分子動(dòng)能是指單個(gè)分子的動(dòng)能，但分子是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的，因此各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同，所以單個(gè)分子動(dòng)能沒有意義，對(duì)大量的分子的動(dòng)能才有意義。分子的平均動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的平均值，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的總和，也等于分子平均動(dòng)能與分子總數(shù)的乘積。
【應(yīng)用1】當(dāng)物體溫度升高時(shí)，下列說法中正確的是（ ）
A．每個(gè)分子的溫度都升高
B．每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都加劇
C．每個(gè)分子的動(dòng)能都增大
D．物體分子的平均動(dòng)能增大
導(dǎo)示: 溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，不代表個(gè)別分子的情況，所以溫度升高后，只能說物體的分子平均動(dòng)能增大，而對(duì)個(gè)別分子的一些說法都是無意義的。答案D正確。
當(dāng)溫度一定是，物體內(nèi)分子動(dòng)能的分布呈正態(tài)分布，即分子動(dòng)能大的和小的數(shù)目較少，而處于中間某定值的分子數(shù)目較多。這個(gè)中間值與物體的溫度有關(guān)。
知識(shí)點(diǎn)二對(duì)分子勢能的理解
由分子間的相互作用和相對(duì)位置決定的能量叫分子勢能。分子力做正功，分子勢能減少，分子力做負(fù)功，分子勢能增加。在平衡位置時(shí)(r=r0),分子勢能最小.分子勢能的大小跟物體的體積有關(guān)系．
【應(yīng)用2】（07蘇州調(diào)研）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，縱軸表示分子間的相互作用力，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(xiàn)＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則（ ）
A．乙分子由a到c的過程中，分子勢能先減小后增大
B．乙分子由a到d的過程中，分子勢能一直增加
C．乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)
D．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到c時(shí)速度最大
導(dǎo)示: 乙分子由a向甲分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到c之前一直為引力，分子力做正功，分子勢能減少，速度增大，再靠近乙分子的過程中，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，速度又要減小。故D正確。
知識(shí)點(diǎn)三物體內(nèi)能的決定因素
物體內(nèi)能的決定因素是依據(jù)物體內(nèi)能的定義：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和。所以物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和物質(zhì)的量有關(guān)。又可分為微觀決定因素：分子勢能、分子平均動(dòng)能、分子的數(shù)目。宏觀因素：體積、溫度、物質(zhì)的量。
【應(yīng)用3】判斷下列說法，正確的是（ ）
A．溫度高的物體，內(nèi)能不一定大
B．同樣質(zhì)量的水100℃時(shí)的內(nèi)能比60℃時(shí)大
C．內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同
D．物體速度增大，則分子平均動(dòng)能增大，內(nèi)能也增大
導(dǎo)示: 根據(jù)內(nèi)能的決定因素可知，A選項(xiàng)正確。物體的速度與分子熱運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，D錯(cuò)，故選A。
分子的平均動(dòng)能由溫度惟一決定，個(gè)別分子的動(dòng)能是沒有意義的。分子勢能是由物體體積決定的，具有相對(duì)性。物體的內(nèi)能則由分子平均動(dòng)能、總分子勢能、分子數(shù)目共同決定。
知識(shí)點(diǎn)四溫標(biāo)間的換算
熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的換算關(guān)系為：T=t+273.15，溫度每升高1ºC，在熱力學(xué)溫標(biāo)中就升高1，在量值上是相等的，只不過是規(guī)定的零起點(diǎn)不同而已。
【應(yīng)用4】關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)的正確說法是（ ）
A．—33 ºC=240
B．熱力學(xué)溫標(biāo)零度為—273 ºC，叫絕對(duì)零度
C．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值
D．溫度由t ºC升高到2t ºC，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273+t
導(dǎo)示:在熱力學(xué)溫標(biāo)中，273.15近似地認(rèn)為是273，根據(jù)換算，AD正確，熱力學(xué)溫標(biāo)零度為—273 ºC，叫絕對(duì)零度是一種正常的說法，但攝氏溫度中有負(fù)值，熱力學(xué)溫度中是沒有負(fù)值的。故選ABD。

類型一內(nèi)能、熱量、機(jī)械能的比較
對(duì)于同一物體，機(jī)械能由物體的狀態(tài)和位置決定，內(nèi)能則與物體的溫度、體積、物質(zhì)的量有關(guān)，與物體宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)無關(guān)。熱量則是物體之間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的一種量度。
【例1】關(guān)于機(jī)械能、內(nèi)能、熱量的說法正確的是（ ）
A．機(jī)械能大的物體，內(nèi)能多，熱量也多
B．物體機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能可以增加
C．物體機(jī)械能可以為零，內(nèi)能也可以為零
D．物體溫度不變，沒有熱量傳遞
導(dǎo)示:物體的機(jī)械能大，與內(nèi)能無關(guān)，而熱量則是熱傳遞過程中量度內(nèi)能轉(zhuǎn)移的物理量，A錯(cuò)。機(jī)械能損失了，有可能就轉(zhuǎn)化為該物體的內(nèi)能了，內(nèi)能可能增加，B對(duì)。物體的機(jī)械能可能為零，而內(nèi)能為零是不可能的，C錯(cuò)。物體溫度不變的過程中，也有可能有熱傳遞，如對(duì)物體做了功，要保持溫度不變，必有熱傳遞過程，D錯(cuò)。故選B。
能量是狀態(tài)量，物理中狀態(tài)量的還有：動(dòng)能、速度等，熱量和功一樣是過程量，過程量是在狀態(tài)量發(fā)生變化過程中的一種量度。
類型二能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的計(jì)算
輻射、熔解、汽化、液化、升華等物理過程中都伴隨著能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中往往涉及到有關(guān)能量計(jì)算問題，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是該過程計(jì)算的依據(jù)。
【例2】 (07揚(yáng)州期末)某校研究性學(xué)習(xí)小組為估測太陽對(duì)地面的輻射功率，制作了一個(gè)半徑0.10m的0ºC的冰球，在環(huán)境溫度為0ºC時(shí)，用黑布把冰球包裹后懸吊在彈簧秤下放在太陽光中。經(jīng)過40min后彈簧秤的示數(shù)減少了3.5N。已知冰的熔化熱λ＝3.35×105J/kg，請(qǐng)你幫助這個(gè)小組估算太陽光垂直照射在每平方米面積上的輻射功率(冰的熔化熱是指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下1kg0ºC的冰熔化成0ºC的水所吸收的熱量。設(shè)冰融化成水后，全部滴離黑布包著的冰球。g＝10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
導(dǎo)示: 太陽光垂直照射時(shí)間t=2400s
面積 ＝ m2
冰減少的質(zhì)量 ＝0.35kg
冰吸收的熱量 J
由熱平衡方程
所以 W/?
另外，在計(jì)算熱輻射時(shí)常用到一種模型：以輻射為球心，從輻射到吸熱物體的距離為半徑，作一個(gè)球面，看吸熱物體的吸熱面積，從而計(jì)算出吸熱物體所吸收的熱量。
類型二改變物體內(nèi)能的兩種方式
改變物體內(nèi)能有兩種方式，即做功和熱傳遞，并且這兩種方式對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的。
【例2】（07蘇錫常鎮(zhèn)一模）一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)A開始，按圖中的箭頭所示方向進(jìn)行狀態(tài)變化，最后又回到初始狀態(tài)A ，即A→B→C→A ，這一過程稱為一個(gè)循環(huán)，對(duì)氣體在該循環(huán)中的有關(guān)描述正確的是 ( )
A．由A→B，氣體的分子平均動(dòng)能增大，吸收熱量
B．由B→C，氣體的分子數(shù)密度增大，內(nèi)能減小，吸收熱量
C．由C→A，氣體的內(nèi)能減小，放出熱量，外界對(duì)氣體做功
D．經(jīng)過一個(gè)循環(huán)過程后，氣體內(nèi)能可能減少，也可能增加
導(dǎo)示: 由A→B，氣體溫度升高，氣體的分子平均動(dòng)能增大，同時(shí)體積增大，氣體要對(duì)外做功，所以要吸收熱量，A正確。由B→C，氣體體積不變，氣體的分子數(shù)密度不變，溫度降低，內(nèi)能減小，B錯(cuò)。由C→A，溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，必放出熱量，C正確。經(jīng)過一個(gè)循環(huán)過程后，氣體又回到了原狀態(tài)，氣體內(nèi)能不變，D錯(cuò)。故選AC。
物體內(nèi)能改變的兩種方式中，要分清是由哪種情況而產(chǎn)生的，對(duì)內(nèi)能改變是增加還是減小往往是解題的關(guān)鍵。

1．下列關(guān)于分子的動(dòng)能，正確的是( )
A．物體運(yùn)動(dòng)速度大，物體內(nèi)分子的動(dòng)能一定大
B．溫度升高，物體內(nèi)每個(gè)分子動(dòng)能都增大
C．溫度降低，物體內(nèi)分子平均動(dòng)能一定減小
D．物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能與物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)
2．關(guān)于分子勢能，下列說法正確的是 ( )
A．外力對(duì)物體做正功，分子勢能增大
B．分子力做正功，分子勢能增大
C．物體體積增大，分子勢能增大
D．理想氣體分子勢能為零
3．(07高考理綜北京卷)為研究影響家用保溫瓶保溫效果的因素，某位同學(xué)在保溫瓶中灌入熱水，先測量初始水溫，經(jīng)過一定時(shí)間后再測量末態(tài)水溫。改變實(shí)驗(yàn)條，先后共做了6次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：
序號(hào)瓶內(nèi)水量（mL）初始水溫（℃）時(shí)間（h）末態(tài)水溫（℃）
1100091478
2100098874
3150091480
41500981075
5200091482
62000981277
下列研究方案中符合控制變量方法的是 ( )
A．若研究瓶內(nèi)水量與保溫效果的關(guān)系，可用第1、3、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
B．若研究瓶內(nèi)水量與保溫效果的關(guān)系，可用第2、4、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．若研究初始水溫與保溫效果的關(guān)系，可用第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
D．若研究保溫時(shí)間與保溫效果的關(guān)系，可用第4、5、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
4．（ 07南京檢測）固定的水平氣缸內(nèi)由活塞 B 封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略．假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變．若用外力 F 將活塞B緩慢地向右拉動(dòng)，如圖所示，則在拉動(dòng)活塞的過程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是（ ）
A．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小
B．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變
C．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變
D．氣體從外界吸熱，氣體內(nèi)能不變

參考答案：1．CD 2．CD 3．A
4．B D

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaosan/47425.html

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