第八章 气 体体 第5讲 气体热现象的微观意义 目标定位 1 初步了解统计规律 2 知道气体分子运动的特点 3 理解气体压强的微观意义 4 能对气体实验定律进行微观解释 并能用微观观点解 释气体状态变化 1 预习导学 梳理 识记 点拨 2 课堂讲义 理解 深化 探究 3对点练习 巩固 应用 反馈 预习导学 梳理 识记 点拨 1 随机事件 在一定条件下 出现 也 不出现的事件 2 统计规律 大量 整体表现出的规律 一 随机性与统计规律 可能可能 随机事件 5 第5讲 气体热现象的微观意义 二 气体分子运动的特点 1 气体的微观结构特点 1 气体分子之间的距离很大 大约是分子直径的 倍 左右 2 气体分子间的相互作用力十分微弱 10 6 第5讲 气体热现象的微观意义 2 气体分子运动的特点 对个别分子 在某一时刻速度的大小与方向有 因 大量分子频繁碰撞 对大量分子来说 它们向各个方向运 动的几率是 的 分子速率呈现 当温度升高时 对某一分子在某一时刻它的速率 增加 但大量分子的平均速率 增加 而且 中间多 的分子速率值在增加 如图1所示 偶然性 相等中间多 两头少 不一定 一定 7 第5讲 气体热现象的微观意义 图1 8 第5讲 气体热现象的微观意义 3 气体分子的热运动与温度的关系 1 分子的热运动越激烈 温度越高 正比 温度 9 第5讲 气体热现象的微观意义 三 气体压强的微观意义 1 气体的压强是大量气体分子频繁地对 引起 的 2 影响气体压强的两个因素 1 气体分子的 2 分子的 容器的碰撞 平均动能 密集程度 课堂讲义 理解 深化 探究 一 气体分子运动与统计规律 1 气体分子运动特点的理解 1 气体分子之间的距离很大 大约是分子直径的10倍 因 此除相互碰撞或者跟器壁碰撞外 气体分子不受力而做匀 速直线运动 因而气体会充满它能达到的整个空间 2 分子的运动永不停息 杂乱无章 在某一时刻 向着任 何一个方向运动的分子都有 而且向各个方向运动的气体 分子数目都相等 11 第5讲 气体热现象的微观意义 3 每个气体分子都在做永不停息的运动 常温下大多数 气体分子的速率都达到数百米每秒 在数量级上相当于 子弹的速率 4 温度是分子平均动能的标志 12 第5讲 气体热现象的微观意义 2 统计规律的理解 1 个别事物的出现具有偶然性 但大量事物出现的机会 却遵从一定的统计规律 2 从微观角度看 由于物体是由数量极多的分子组成的 这些分子并没有统一的运动步调 单独来看 各个分 子的运动都是不规则的 带有偶然性 但从总体来看 大量分子的运动却有一定的规律 13 第5讲 气体热现象的微观意义 例1 图2 a 为测量分子速率分布的装置 示意图 圆筒绕其中心匀速转动 侧面开 有狭缝N 内侧贴有记录薄膜 M为正对 狭缝的位置 从原子炉R中射出的银原子 蒸汽穿过屏上S缝后进入狭缝N 在圆筒转动半个周期的时 间内相继到达并沉积在薄膜上 展开的薄膜如图 b 所示 NP和PQ间距相等 则 图2 14 第5讲 气体热现象的微观意义 A 到达M附近的银原子速率较大 B 到达Q附近的银原子速率较大 C 位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率 D 位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率 解析 根据分子速率分布规律 中间多 两头少 的特征 可知 M附近的银原子速率较大 故选项A正确 B错误 PQ区间的分子百分率最大 故选项D错误 C正确 答案 AC 15 第5讲 气体热现象的微观意义 借题发挥 气体分子的运动特点 一是统计规律上看是 大量分子的表现出来的 中间多 两头少 的速率分布 规律 每个分子因频繁的碰撞 速度的大小和方向不断 的改变 二是从温度上看温度是分子平均动能标志 温 度升高使分子的平均速率变大 或说速率大的分子占的 比例增大 速率小的分子占的比例减少 而不是大部分 分子的速率增大了 少数分子的速率减小了 16 第5讲 气体热现象的微观意义 二 正确理解气体压强的微观意义 1 气体压强的产生 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的 但是大量分子频繁 地碰撞器壁 就对器壁产生持续 均匀的压力 所以从分 子动理论的观点来看 气体的压强就是大量气体分子作 用在器壁单位面积上的平均作用力 17 第5讲 气体热现象的微观意义 2 决定气体压强大小的因素 1 微观因素 气体分子的密集程度 气体分子密集程度 即单位体积 内气体分子的数目 大 在单位时间内 与单位面积器壁 碰撞的分子数就多 气体压强就越大 18 第5讲 气体热现象的微观意义 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平 均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞给器壁的冲力 就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间 内器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 气 体压强就越大 19 第5讲 气体热现象的微观意义 2 宏观因素 与温度有关 温度越高 气体的压强越大 与体积有关 体积越小 气体的压强越大 3 大气压强的理解 大气压强可以从宏观和微观两个方面理解 宏观上 可 以看作由大气的重力引起的 微观上 可以认为是大气 分子对地面或对某一平面无规则的碰撞引起的 20 第5讲 气体热现象的微观意义 例2 下列说法正确的是 A 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面 积上的平均作用力 B 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器 壁上的平均作用力 C 气体分子热运动的平均动能减小 气体的压强一定减小 D 单位体积的气体分子数增加 气体的压强一定增大 21 第5讲 气体热现象的微观意义 解析 气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力 故A正确 平均作用力不是压强 B错误 气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集 程度有关 故C D错 答案 A 22 第5讲 气体热现象的微观意义 三 三个气体实验定律的微观解释 1 玻意耳定律 1 宏观表现 一定质量的某种理想气体 在温度保持不 变时 体积减小 压强增大 体积增大 压强减小 2 微观解释 温度不变 分子的平均动能不变 体积越小 分子越密集 单位时间内撞到单位面积器壁上的分子 数就越多 气体的压强就越大 23 第5讲 气体热现象的微观意义 2 查理定律 1 宏观表现 一定质量的某种理想气体 在体积保持不 变时 温度升高 压强增大 温度降低 压强减小 2 微观解释 体积不变 则分子密集程度不变 温度升高 分子平均动能增大 分子撞击器壁的作用力变大 所 以气体的压强增大 24 第5讲 气体热现象的微观意义 3 盖 吕萨克定律 1 宏观表现 一定质量的某种理想气体 在压强不变时 温度升高 体积增大 温度降低 体积减小 2 微观解释 温度升高 分子平均动能增大 撞击器壁 的作用力变大 而要使压强不变 则需影响压强的另一 个因素分子密度减小 所以气体的体积增大 25 第5讲 气体热现象的微观意义 例3 对一定质量的理想气体 下列说法正确的是 A 体积不变 压强增大时 气体分子的平均动能一定增大 B 温度不变 压强减小时 气体的密度一定减小 C 压强不变 温度降低时 气体的密度一定减小 D 温度升高 压强和体积都可能不变 26 第5讲 气体热现象的微观意义 解析 根据气体压强 体积 温度的关系可知 体积不 变 压强增大时 温度升高 气体分子的平均动能一定 增大 选项A正确 温度不变 压强减小时 气体体积增大 气体的密度减 小 压强不变 温度降低时 体积减小 气体密度增大 温 度升高 压强 体积中至少有一个发生改变 综上所述 正确答案为A B 答案 AB 27 第5讲 气体热现象的微观意义 针对训练 对于一定质量的气体 当它的压强和体积发 生变化时 以下说法正确的是 A 压强和体积都增大时 其分子平均动能不可能不变 B 压强和体积都增大时 其分子平均动能有可能减小 C 压强增大 体积减小时 其分子平均动能一定不变 D 压强减小 体积增大时 其分子平均动能可能增大 AD 对点练习 巩固 应用 反馈 气体分子运动的特点 1 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布 规律 后来有许多实验验证了这一规律 若以横坐标v表示 分子速率 纵坐标f v 表示各速率区间的分子数占总分子数 的百分比 如图所示的四幅图中能正确表示某一温度下气体 分子速率分布规律的是 1 2 3 4 29 第5讲 气体热现象的微观意义 解析 气体分子速率分布规律是中间多 两头少 且分 子不停地做无规则运动 没有速度为零的分子 故选D 答案 D 1 2 3 4 30 第5讲 气体热现象的微观意义 2 封闭在汽缸内一定质量的理想气体 如果保持体积不变 当温度升高时 以下说法正确的是 A 气体的密度增大 B 气体的压强增大 C 气体分子的平均动能减小 D 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 1 2 3 4 气体压强的微观解释 31 第5讲 气体热现象的微观意义 1 2 3 4 由于质量不变 体积不变 分子密度不变 而温度升高 分子的平均动能增加 所以单位时间内气体分子对容 器壁碰撞次数增多 D正确 A C错误 答案 BD 32 第5讲 气体热现象的微观意义 气体实验定律的微观解释 3 对于一定质量的某种理想气体 若用N表示单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数 则 A 当体积减小时 N必定增加 B 当温度升高时 N必定增加 C 当压强不变而体积和温度变化时 N必定变化 D 当压强不变而体积和温度变化时 N可能不变 1 2 3 4 33 第5讲 气体热现象的微观意义 解析 由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用而产 生的 其值与分子密度及分子平均速率有关 对于一定质量的 气体 压强与温度和体积有关 若压强不变而温度和体积发生变 化 即分子密度发生变化时 N一定变化 故C正确 D错误 若体积减小且温度也减小 N不一定增加 A错误 当温度升高 同时体积增大时 N也不一定增加 故B错误 答案 C 1 2 3 4 34 第5讲 气体热现象的微观意义 4 如图3所示 c d表示一定质量的某种气体的两个状态 则关于c d两状态的下列说法中正确的是 A 压强pd pc B 温度TdVc D d状态时分子运动剧烈 分子密度大 1 2 3 4 图3 35 第5讲 气体热现象的微观意义 解析 由题中图象可直观看出pd pc TdVd 分子密度增大 C D错 答案 AB 1 2 3 4