分子间的作用力-7-4温度和温标-7-5内能全解.ppt

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1、7.3分子间的相互作用力,分子之间存在引力,分子之间存在斥力,一.分子间的作用力,1.分子间存在相互作用的引力.2.分子间存在相互作用的斥力.3.分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）,压缩气体也需要力，那么这能说明分子间存在斥力？,压缩气体时需要的力是用来反抗气体对（活塞）产生的压力，不说明分子间存在斥力作用。,引起分子间相互作用力的原因,分子间相互作用力是由原子内带正电的原子核和带负电的电子间相互作用而引起的,分子间同时存在着引力和斥力,分子间同时存在引力和斥力，某些情况下表现为引力，在某些情况下表现为斥力，它们的大小都跟分子间的距离有关。,F,F

2、斥,F引,0,r,分子力和分子间距的变化图,分子力和分子间距的变化图,F,F斥,F引,F分,r0,0,r,F斥=F引,F斥 F引,F斥 F引,（1）当r=r0=10-10m时，F引F斥，分子力F分0，处于平衡状态,(2)当rr0时，随r的减小，F引、F斥都增大，F斥比F引增大得快，F斥F引，分子力表现为斥力，r减小，分子力增大,(3)当rr0时，随r 的增加，F引、F斥都减小，F斥比F引减小得快，F斥F引，分子力表现为引力,（4）当r10r0时，分子力等于0，分子力是短程力。,如果你想使玻璃离开水面,必须用比玻璃板重量大的力向上拉细线.动手试一试,并解释为什么?,玻璃板离开水面后，可以看到玻璃

3、板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂水分子发生分裂时，由于玻璃分子和水分子、水分子之间存在引力，外力要要克服这些分子引力，造成外界拉力大于玻璃板的重力,二.分子动理论,热学,热现象的宏观理论研究热现象一般规律，不涉及热现象微观解释（热力学）,物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动且有一定的规律。,统计规律,热现象的微观理论从分子动理论的角度来研究宏观热现象的规律（统计物理学）,1、有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的

4、说法正确的是（）,分子间的斥力增大，引力变小;分子间的斥力变小，引力变大;分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快;分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值.,CD,2、设空间存在两个不受外界影响的分子，当它们间的距离等于r0 时，分子间作用力为零，则固定一个分子，另一分子以一定初动能向它靠近的过程中（）,A、当它们间的距离大于r0时，分子力做正功，分子速度变大B、当它们间的距离等于r0时，分子速度最大C、当它们间的距离小于r0时，分子力做负功，分子速度变小D、当它们间距离最小时，分子速度为零,ABCD,练习,1.当两个分子间距离为r0时，正好处于平衡状态

5、，下面关于分子间的引力和斥力的各种说法中，正确的应是：（）.两分子间的距离rr0时，它们之间只有斥力作用.两分子间的距离rr0时，它们之间只有引力作用.两分子间的距离rr0时，既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力.两分子间的距离等于2r0时，它们之间既有引力又有斥力作用，而且引力大于斥力,CD,练习,2.下列现象可以说明分子间存在引力的是 A.打湿了的两张纸很难分开 B.磁铁吸引附近的小铁钉 C.用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开 D.用电焊把两块铁焊在一起,练习,3.玻璃打碎后，不能把它们再拼在一起，说法正确的是（）A玻璃分子间的斥力比引力大B玻璃分子间不存在分子力的作用C一块玻璃内部分

6、子间的引力大于斥力；而两块碎玻璃之间，分子引力和斥力大小相等合力为零D两块碎玻璃之间绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子作用力为零,练习,4.甲、乙两分子相距较远(分子力为零)，固定甲、乙逐渐靠近甲，直到不能再靠近的过程中 A、分子力总是对乙做正功 B、乙总是克服分子力做功 C、先是乙克服分子力做功，后分子力对乙做正功 D、先是分子力对乙做正功，后乙克服分子力做功,7.4 温度和温标,阅读课文,回答以下问题:,1、什么是系统和状态参量?,温度和温标,2、什么是平衡态?,3、什么是热平衡和热平衡定律?,4、温度和温标是如何定义的?,5、如何确定温标?,系统的概念,在物理学

7、中把所研究的对象，称为系统(系统以外的物质统称为外界或环境),一、状态参量与平衡态,1、状态参量,几何性质：力学性质：热学性质：电磁性质：,描述系统状态的物理量,一、状态参量与平衡态,系统的大小、形状、体积等,系统的压强、受力、表面张力,系统温度,系统在电、磁场作用下的性质，如电场强度,磁感应强度等。,2、气体状态参量,（1）.温度（2）.体积（3）.压强,-热学性质-几何性质-力学性质,3、平衡态,对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）,我们说系统达到了平衡态,特点：,系统的所有性质都不随时间变化,例1在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定

8、下列哪些物理量()A每个气体分子的运动速率 B压强 C体积 D温度,解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量显然B、C、D选项正确,BCD,状态参量和平衡态,1、热平衡,甲T甲,乙T乙,二、热平衡与温度,热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡

9、,只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的,2、热平衡定律（热力学第零定律）,如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡。,若系统A，C达到热平衡若系统B，C达到热平衡A和B也是处于热平衡,1、温度,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,两个系统达到热平衡时具有的共同性质是温度相同,三、温度与温标,高中,温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。,初中,温度是描述物体冷热程度的物理量,例2、一金属棒的一端与0冰接

10、触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么?,解析：因金属棒一端与0冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态,答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换,热平衡与温度,2、温标,定量描述温度的方法叫温标。,建立一种温标的三要素：选择测温物质（水银/铂/气体/热电偶）确定测温属性（体积/电阻/压强/电动势）选定温度零点和分度方法,温标种类：一：摄氏温

11、标(摄氏度t,单位：0C)冰水混合物零度,沸水为100度,期间分为100等份二：热力学温标(热力学温度T,单位：开尔文 K）七个基本物理量之一 T=t+273.15(K)T=t,三.华氏温标：华氏温标的温度tF与t之间的关系：tF32+9/5t 单位：F,华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多，科学研究中多使用绝对温标。,体积与温度成线性变化,例3实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图所示已知图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有(),双金属温度计,A该温度计的测温物质是铜、铁两种

12、热膨胀系数不同的金属B双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D由右图可知，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁,ABC,随堂练习,【典例1】下列状态中处于平衡态的是()A.将一金属块放在沸水中加热足够长的时间B.冰水混合物处在0环境中C.突然被压缩的气体D.开空调2分钟内教室内的气体【解题指导】解答本题时要明确热力学系统处于平衡态的特点，根据其特点作出判断.,【规律方法】解决平衡态问题的技巧处理平衡态的问题要注意以下三点：(1)平衡态问题与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡.(2)必须要经过较长一段时间，直到系统内所有

13、性质都不随时间变化为止.(3)系统与外界没有能量的交换.,【变式备选】(2011徐州高二检测)关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有()A.只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态B.两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的C.热平衡就是平衡态D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等,下列说法正确的是()A两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量B如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡C温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量D热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理,下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A热力学温

14、度的零值等于273.15B热力学温度的1K的大小和摄氏温度的1的大小是相等的C绝对零度是低温的极限，永远达不到D1就是1K,(2009海口高二检测)小明自定一种新温标p，他将冰点与沸点之间的温度等分为200格，且将冰点的温度定为50p，今小明测量一杯水的温度为150p时，则该温度用摄氏温度表示时应为()A30B40C50 D60,7.5 内能,分子运动,分子平均动能,分子运动无规则,存在分子动能,一、分子的动能,分子做无规则运动而具有的能量,物体里所有分子动能的平均值,大量分子的运动速率不尽相同，动能也有大有小，而且在不断改变，在研究热现象时，有意义的不是单个分子的动能，而是大量分子动能的平均

15、值。,麦克斯韦速率分布规律,温度,宏观含义：温度是表示物体的冷热程度,微观含义（从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动平均动能越大,需要注意：,1同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同但由于不同物质的分子质量不一定相同所以分子热运动的平均速率也不一定相同2温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同,1.分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能。,二.分子的势能,地面上的物体,由于与地球相互作用,重力势能,发生弹性形变的弹簧,相互作用,弹性势能,分子间

16、相互作用,分子势能,2.分子力做功跟分子势能变化的关系 分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加。,如果分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。,当分子距离小于r0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，分子势能随分子间距离的减小而增大。,如果分子间距离大于r0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距离增大而增大,结论：分子间距离以r0为数值基准，r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低点,3决定分子势能的因素（1）从宏观上看

17、：分子势能跟物体的体积有关（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关 注：一般选取两分子间距离很大（r10r0）时，分子势能为零,三、物体的内能,1物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能也叫做物体的热力学能2任何物体都具有内能因为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所组成,3决定物体内能的因素（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定（2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。,（决定于T、V、分子数N）,四、物体的内能跟机械能的区别,能量的形式不同，物体的

18、内能和物体的机械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分子间的相对位置而使物体具有的能；而机械能是由于整个物体的机械运动及与其它物体间相对位置而使物体具有的能。在热现象研究中，一般不考虑物体的机械能。,例题:,1、质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能,则:()A.氧气的内能较大;B.氢气的内能较大;C.两者内能相等;D.氢气分子的平均动能较大.,B,2、对于下列物体内能的议论，正确的有()A.0C的水比.0 C的冰内能大。B.物体运动的速度越大，则内能越大。C.水分子的内能比冰分子的内能大。D.100克.0 C的冰比100克.0 C的水内能小。,

19、D,3.有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（）A甲气体温度，一定高于乙气体的温度B甲气体温度，一定低于乙气体的温度C甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快,C,A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气体温度的微观本质的错误认识，气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关本题涉及两种不同气体（即分子质量不同），它们的分子质量无法比较因而无法比较两种气体温度的高低故A、B错，C正确，速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故D错所以，正确选项是C,4.有两个

20、分子，用r表示它们之间的距离，当r=r0时，两分子间的斥力和引力相等，使两分子从相距很远处（r r0）逐渐靠近，直至不能靠近为止（r r0）在整个过程中两分子间相互作用的势能（）A一直增加 B一直减小 C先增加后减小 D先减小后增加,D,5.若已知分子势能增大，则在这个过程中（）A一定克服分子力做功B分子力一定减小C分子间距离的变化情况无法确定D以上说法都不正确,A C,6.下列说法正确的有（）A某气体的温度是，则该气体中每一个分子的温度也是 B运动快的分子温度较高，运动慢的分子温度较低C如果一摩尔物质的内能为E，则每个分子的内能为 E/NA（NA为阿伏伽德罗常数）D以上说法均不对,D,7.一定质量的 的冰熔解成 的水，其总的分子动能EK，分子势能EP，以及内能E的变化是（）A EK、EP、E均变大B EK、EP、E均变小C EK不变、EP 变大、E变大D EK不变、EP 变小、E变小,C,物体的内能,分子因热运动而具有的能量,同温度下各分子的分子动能K 不同,分子动能的平均值仅和温度有关,分子间因有相互作用力而具有的、由它们相对位置决定的能量,rr0时,rP;0时,rP。0时，P最低,P随物态的变化而变化,物体内所有分子的K 和P 总和,物体的内能与温度和体积有关,