物体的内能 热量幻灯片.ppt

物体的内能 热量第1页，共16页，编辑于2022年，星期日物体的内能物体的内能 热量热量1分子的动能、温度分子的动能、温度 物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。每个分子来说都有无规则运动的动能。物体里所有分子的动能的平均值，叫做分子物体里所有分子的动能的平均值，叫做分子热运动的热运动的平均动能平均动能。问题：问题：分子热运动的平均动能与温度有关系吗？分子热运动的平均动能与温度有关系吗？举例说明！举例说明！温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。依照分子温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。依照分子动理论，这说明温度升高后分子无规则运动加剧。说明温动理论，这说明温度升高后分子无规则运动加剧。说明温度升高分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，则分度升高分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，则分子热运动的平均动能减小。子热运动的平均动能减小。第2页，共16页，编辑于2022年，星期日 从分子动理论观点来看，温度是物体分从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的子热运动的平均动能的标志标志。（1）“标志标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。部大量分子热运动的平均动能增大或减小。（2）温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。）温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。（3）温度不是直接等于分子的平均动能。）温度不是直接等于分子的平均动能。（4）温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。小与温度是没有关系的。（5）温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。含义。第3页，共16页，编辑于2022年，星期日2分子势能分子势能 分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。位置决定的势能，这就是分子势能。与弹簧的弹性势能类比与弹簧的弹性势能类比第4页，共16页，编辑于2022年，星期日 当分子距离小于当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。能随分子间距离的减小而增大。分子间距离大于分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。距离增大而增大。综合分析综合分析 分子间距离以分子间距离以r0为数值基准，为数值基准，r不论减小或增大，分子不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点。低点。第5页，共16页，编辑于2022年，星期日 如果分子间距离是无限远时，取分子势能为零值，分子如果分子间距离是无限远时，取分子势能为零值，分子间距离从无限远逐渐减少至间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程，分子间的作用力表现以前过程，分子间的作用力表现为引力，而且距离减少，分子力做正功，分子势能不断减小，为引力，而且距离减少，分子力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。其数值将比零还小为负值。当分子间距离到达当分子间距离到达r0以后再减小，分子作用力表现为斥力，在以后再减小，分子作用力表现为斥力，在分子间距离减小过程中，克服斥力做功，使分子势能增大。其数分子间距离减小过程中，克服斥力做功，使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。你能用图象表示分子势能和分子间距离的关系吗？你能用图象表示分子势能和分子间距离的关系吗？第6页，共16页，编辑于2022年，星期日从图中看到分子间距离在从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小。处，分子势能最小。既然分子势能的大小与分子间距离有关，既然分子势能的大小与分子间距离有关，那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢？小变化情况呢？第7页，共16页，编辑于2022年，星期日 如果对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间如果对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间的距离，也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小的距离，也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。变化可通过宏观量体积来反映。3物体的内能物体的内能（1）物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做）物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。提问：提问：宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志？志？一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量能大小是由宏观量温度和体积决定的。温度和体积决定的。如果不是确定的物体，那么物体的内能大小是由质量、如果不是确定的物体，那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。温度、体积和物态来决定。第8页，共16页，编辑于2022年，星期日课堂讨论题：课堂讨论题：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。一块铁由一块铁由15升高到升高到55，比较内能。，比较内能。质量是质量是1kg50的铁块与质量是的铁块与质量是0.1kg50的铁块，比较内能。的铁块，比较内能。质量是质量是1kg100的水与质量是的水与质量是1kg100的水蒸气，比较内能。的水蒸气，比较内能。（2）物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。）物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。任何物体都具有内能，同时还可以具有机械能。任何物体都具有内能，同时还可以具有机械能。提问提问：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以 60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？第9页，共16页，编辑于2022年，星期日 内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加。不一定增加。问题：问题：你能否比较物体的机械能与物体的内能的不同之处？你能否比较物体的机械能与物体的内能的不同之处？机械能机械能内能内能定义定义物体的动能和物体的动能和势能的总和势能的总和物体所有分子的动能物体所有分子的动能和分子势能的总和和分子势能的总和大小的大小的决定因素决定因素由物体机械运动的由物体机械运动的速率、与地球的相对速率、与地球的相对位置和物体的形变决定位置和物体的形变决定由物体温度（即分子热由物体温度（即分子热运动的平均动能的标志）运动的平均动能的标志）和体积（即分子间距离）和体积（即分子间距离）决定决定其它其它物体的机械能可以为零物体的机械能可以为零任何物体都有内能，任何物体都有内能，物体的内能不可能为零物体的内能不可能为零第10页，共16页，编辑于2022年，星期日4改变物体的内能的两种方式改变物体的内能的两种方式克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。演示压缩空气，硝化棉燃烧。演示压缩空气，硝化棉燃烧。结论：结论：（1）做功是可以改变物体的内能的一种方式。）做功是可以改变物体的内能的一种方式。如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力做多少功，物体的内能就改变多少。做多少功，物体的内能就改变多少。如果用如果用W表示外界对物体做的功，用表示外界对物体做的功，用E表示物体内能的变表示物体内能的变化，那么有化，那么有 W=E功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。第11页，共16页，编辑于2022年，星期日（2）依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。）依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。例如：在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体例如：在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体 物体吸收热量，内能增加。物体放出热量，物体的内能减少。物体吸收热量，内能增加。物体放出热量，物体的内能减少。如果传递给物体的热量用如果传递给物体的热量用Q表示，物体内能的变化量是表示，物体内能的变化量是E，那，那么么 Q=E 热量的计算公式有：热量的计算公式有：Q=mct，Q=mL，Q=m 热量的单位是焦耳热量的单位是焦耳 所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。第12页，共16页，编辑于2022年，星期日（3）做功和热传递对改变物体的内能是等效的。）做功和热传递对改变物体的内能是等效的。（4）虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这）虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。化。课堂练习：课堂练习：第13页，共16页，编辑于2022年，星期日1判断下面各结论是否正确？判断下面各结论是否正确？（1）温度高的物体，内能不一定大。）温度高的物体，内能不一定大。（2）同样质量的水在）同样质量的水在100时的内能比时的内能比60时的内能大。时的内能大。（3）内能大的物体，温度一定高。）内能大的物体，温度一定高。（4）内能相同的物体，温度一定相同。）内能相同的物体，温度一定相同。（5）热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传）热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。递热量。（6）温度高的物体，含有的热量多，或者说内能大的物体）温度高的物体，含有的热量多，或者说内能大的物体含有的热量多。含有的热量多。（7）摩擦铁丝发热，说明功可以转化为热量。）摩擦铁丝发热，说明功可以转化为热量。第14页，共16页，编辑于2022年，星期日2在标准大气压下，在标准大气压下，100的水吸收热量变成同温度的水蒸的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？气的过程，下面的说法是否正确？（1）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。（2）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。（3）所吸收的热量等于物体内能的增加量。）所吸收的热量等于物体内能的增加量。（4）分子的内能不变。）分子的内能不变。（三）课堂小结（三）课堂小结（1）这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分）这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道这三个概念的确切含义，更为重要的是能够子势能、内能。要知道这三个概念的确切含义，更为重要的是能够区分温度、内能、热量，知道内能与机械能的区别和联系。区分温度、内能、热量，知道内能与机械能的区别和联系。第15页，共16页，编辑于2022年，星期日（2）要掌握三个物理规律：分子热运动的平均动能与温度的关）要掌握三个物理规律：分子热运动的平均动能与温度的关系、分子势能与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内系、分子势能与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能改变上的关系。能改变上的关系。作业：作业：P79 2、3 、4题题第16页，共16页，编辑于2022年，星期日