选修3-3-8.4气体热现象的微观意义

8.4气体热现象的微观意义第八章气体东海县白塔高级中学高二物理组单个分子的运动是无规则的(微观宏观)类比四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不一定的大量气体分子的运动是否存在一定的规律若投掷很多次后,正面朝上的硬币数是否会存在某种规律性呢?(微观宏观)类比实验一:每个人都把4枚硬币握在手中,在桌面上随意投掷10次,记录每次投掷是正面朝上的硬币数,统计共10次投掷中有0,1,2,3,4枚硬币正面朝上的次数各是多少,将结果填在以下表格中总共投掷的次数4枚硬币中正面朝上的硬币枚数01234我的实验数据10我所在小组的数据我所在大组的数据全班的数据统计对象次数统计项目单个气体分子的运动是无规则的(微观宏观)类比四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不确定的投掷很多次后,正面朝上的硬币数存在着一定的统计规律（p26）(微观宏观)类比大量气体分子的运动也应该存在一定的统计规律一、随机性与统计规律1．在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件；若某事件不可能出现，这个事件叫做不可能事件．若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件．2．大量随机事件的整体会表现出一定的规律性，这种规律就是统计规律．二.气体分子运动的特点（1）气体间的距离较大，大约是分子直径的10倍左右，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间,无一定的形状和体积。（2）分子间的碰撞频繁，气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。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．三、气体温度的微观意义尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布。大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。1.氧气分子的速率分布图象特点：“中间多、两头少”温度升高时速率大的分子数增加速率小的分子数减少通过定量分析：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能￣成正比2.微观意义：温度是分子平均动能的标志kEaTa为比例常数EK对于气体分子的运动，下列说法正确的是()A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻，每个分子的速率都相等B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动,可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少BD四、气体压强的微观意义密闭容器中的气体对器壁有压强，且对各个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何产生的呢？大量分子对容器壁产生持续的压力1．气体压强的产生（微观解释）：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，从而产生压强．2.气体压强的微观意义：——大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。你认为气体压强的大小在微观上与什么有关?3.影响气体压强的两个因素:(1)微观因素①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；②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(可视为弹性碰撞)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．(2)宏观因素①与温度有关：温度越高，气体的压强越大；②与体积有关：体积越小，气体的压强越大．气体分子的平均动能气体分子的密集程度-----温度-----体积（微观因素）宏观因素4．气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生，并且随高度增大而减小．(自主学习p30).特别提醒：确定气体压强是否变化，可从微观上的两个因素是否变化确定，也可从宏观上的两个量V、T是否变化，用状态方程分析，结论是一致的．补充：液体压强由液体的重力产生，完全失重状态下液体压强消失。五.用气体分子动理论解释实验三定律1.解释玻意耳定律一定质量的理想气体，其分子总数（N）是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数（n）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之增大，即压强与体积成反比。这就是玻意耳定律。2.对查理定律进行微观解释一定质量的气体的总分子数（N）是一定的，体积保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度升高时，其分子运动的平均速率也增大，则气体压强也增大；反之当温度降低时，气体压强也减小。3.解释盖·吕萨克定律一定质量的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强不变，当温度升高时，全体分子运动的平均速率会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是()A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大B一定质量的某种理想气体，在压强不变的条件下，如果体积增大，则()A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能减小C．气体分子的平均动能不变D．条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况A【跟踪发散】一定质量的气体，下列叙述中正确的是()A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大B．如果压强增大，气体分子对单位面积器壁的压力一定增大C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大B【跟踪发散】气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()A．气体分子可以做布朗运动B．气体分子的动能都一样大C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大C【跟踪发散】封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是()A．气体的密度变大B．气体的压强增大C．分子的平均动能减小D．气体在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多BD【跟踪发散】如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则在此状态变化过程中()A．气体的温度不变B．气体的内能增大C．气体分子的平均速率减小D．气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变B【跟踪发散】某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢB．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢD．T1＝TⅡ＝TⅢB