高考物理 8.4 气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33.ppt

4气体热现象的微观意义 1 初步了解什么是 统计规律 2 理解气体分子运动的特点 3 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义 4 能用气体分子动理论解释三个气体实验定律 重点 1 气体分子运动的特点 2 用气体分子动理论解释三个气体实验定律 难点 1 气体压强的微观解释 2 三个实验定律的微观解释 一 随机性与统计规律1 必然事件 在一定条件下 出现的事件 2 不可能事件 在一定条件下 出现的事件 3 随机事件 在一定条件下 出现 也 出现的事件 4 统计规律 大量 的整体表现出的规律 必然 不可能 可能 可能不 随机事件 二 气体分子运动的特点1 运动的自由性 由于气体分子间的距离比较大 分子间作用力很弱 通常认为 气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 不受力而做 因而气体会充满它能达到的整个空间 2 运动的无序性 分子的运动杂乱无章 在某一时刻 向着 运动的分子都有 而且向各个方向运动的气体分子数目都 匀速直线运动 任何一个方向 相等 三 气体温度的微观意义1 温度越高 分子的热运动 2 气体分子速率呈 多 少 的规律分布 3 理想气体的热力学温度t与分子的平均动能ek成正比 即 表明 是分子平均动能的标志 四 气体压强的微观意义1 气体压强是大量气体分子频繁地 而产生的 2 影响气体压强的两个因素 1 气体分子的 2 分子的 越激烈 中间 两头 温度 碰撞器壁 平均动能 密集程度 五 对气体实验定律的微观解释1 玻意耳定律 一定质量的某种理想气体 温度保持不变时 分子的 是一定的 在这种情况下 体积减小时 分子的 增大 气体的压强就增大 2 查理定律 一定质量的某种理想气体 体积保持不变时 分子的 保持不变 在这种情况下 温度升高时 分子的 增大 气体的压强就增大 3 盖 吕萨克定律 一定质量的某种理想气体 温度升高时 分子的 增大 只有气体的体积同时增大 使分子的 减小 才能保持压强不变 平均动能 密集程度 密集程度 平均动能 平均动能 密集程度 判一判 1 气体能够充满它能到达的空间是由于分子间的作用力很弱 可以忽略不计 2 温度越高 分子的热运动越激烈 是指温度升高时 所有分子运动的速率都增大 3 气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 4 一定质量的理想气体 在体积减小时 压强一定增大 提示 1 气体分子间距离较大 分子间的作用力可以忽略不计 所以气体能够充满它能到达的空间 所以 1 正确 2 温度越高 分子的热运动越激烈 是指温度升高时 分子运动的平均速率增大 并不一定是每个分子的速率都增大 所以 2 错误 3 气体压强产生的微观原因是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 所以 3 正确 4 一定质量的理想气体 体积减小 气体分子的密集程度增大 但气体分子的平均动能可能减小 压强也不一定增大 所以 4 错误 探究气体分子运动的特点1 少量分子的运动是杂乱无章的 但大量分子的运动遵从统计规律 你能总结出气体分子运动的特点吗 提示 1 分子沿各个方向运动的机会均等 2 大量气体分子的速率呈现 中间多 占分子数目多 两头少 速率大或小的分子数目少 的规律分布 2 结合 氧气分子在0 和100 时的速率分布图象 讨论 如何理解 温度是分子平均动能的标志 提示 当温度升高时 分子热运动加剧 同时 中间多 的这一高峰向速率大的一方移动 即大量分子的平均速率增大 分子平均动能增大 所以说温度是分子平均动能的标志 误区警示 温度升高 分子的平均速率增大 个别学生误认为每个分子的速率都增大 所以教师教学中要明确虽然温度升高 分子的平均速率增大 但不一定是每个分子的速率都增大 根据分子的速率分布特点可以看出 速率大于平均速率和小于平均速率的分子还是存在的 只不过这部分的分子的数目比较少 3 根据你对气体分子运动的特点的认识 你能否设想一下气体分子的微观模型是怎样的 提示 气体分子间距离大 约为分子直径的10倍 分子力小 可忽略 因此气体没有一定的形态和体积 会充满它能达到的整个空间 所以气体分子可以看做没有相互作用力的质点 知识点拨 1 温度是理想气体内能的标志由于理想气体分子间没有相互作用力 分子势能为零 内能等于分子总动能 又理想气体热力学温度t正比于分子的平均动能 即t 因而对理想气体来说温度是内能的标志 根据温度的变化情况就能确定气体内能的变化 2 对 气体分子向各个方向运动的数目都相等 的理解 向各个方向运动的气体分子数目相等 是针对大量分子说的 实际数目会有微小差别 由于分子数极多 其差别完全可以忽略 探究归纳 1 气体分子运动的特点 1 分子沿各个方向运动的机会均等 2 大量气体分子的速率按 中间多 两头少 的统计规律分布 2 理想气体分子可被看做相互间无作用力的质点 典例1 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小 思路点拨 解答本题要把握以下四点 1 气体分子运动的自由性 2 气体分子运动的无序性 3 气体分子运动的特点 4 气体分子速率分布规律 解析 选b d 一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁 单个分子运动杂乱无章 速率不等 但大量分子的运动遵从统计规律 速率大和速率小的分子数目相对较少 向各个方向运动的分子数目相等 a c错 b对 温度升高时 大量分子平均动能增大 但个别或少量 如10个 分子的平均动能有可能减小 d对 变式训练 2011 四川高考 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 解析 选c 布朗运动本身并不是分子运动 因此a错 分子做无规则的热运动 各个分子的动能不同 b错 气体分子平均距离较远 所以分子力十分微弱 气体分子可以自由运动 c正确 由于无规则的热运动 气体分子之间的距离是变化的 d错 气体压强的微观意义1 尝试用分子动理论的观点来解释气体压强产生的原因 提示 大量做无规则热运动的分子对器壁频繁 持续地碰撞产生气体的压强 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 2 试从宏观和微观的角度来分析影响气体压强大小的因素有哪些 思路分析 气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 所以分析影响气体压强的因素可以从影响撞击力的大小的因素来讨论 即分子的平均动能越大 撞击力越大 分子的密集程度越大 发生撞击的分子数越多 撞击力越大 提示 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 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 知识点拨 气体压强和大气压的区别 1 密闭容器中由于气体自身重力产生的压强极小 可忽略不计 故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 大小由气体的体积和温度决定 与地球引力无关 2 大气压强是由于空气受到重力作用而对浸在其中的物体产生的压强 如果没有地球引力作用 地球表面就没有大气 也就没有大气压强 探究归纳 1 气体的压强是由大量气体分子碰撞器壁而产生的 2 影响气体压强的两个因素 1 宏观 温度和体积 2 微观 气体分子的平均动能和分子的密集程度 典例2 一定质量的气体 如果保持气体的体积不变 温度升高 那么下列说法正确的是 a 气体的压强增大b 单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多c 每个分子的速度均增大d 气体分子的密度增大 思路点拨 解答本题要把握以下三点 1 气体分子运动的统计规律 2 气体压强产生的原因 3 影响气体压强的因素 解析 选a b 气体质量一定 且体积不变 所以气体单位体积内的分子数不变 d错误 温度升高 说明分子的平均速率增加 所以在单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多 b正确 分子对器壁碰撞的次数增多 分子的平均动能又增加 所以压强也一定增大 a正确 温度升高 分子的平均速率变大 并不代表每一个分子的速度都增大 c错误 变式训练 关于密闭容器中气体的压强 下列说法正确的是 a 是由气体受到的重力产生的b 是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的c 压强的大小只取决于气体分子数量的多少d 容器运动的速度越大 气体的压强也越大 解析 选b 气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 a错误 b正确 压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度 与物体的宏观运动无关 c和d错误 对气体实验定律的微观解释1 试回顾玻意耳定律的内容 并尝试从微观角度解释玻意耳定律 提示 一定质量的气体 在温度保持不变时 压强p与体积v成反比 一定质量的某种理想气体 温度保持不变时 分子的平均动能是一定的 在这种情况下 体积减小时 分子的密集程度增大 气体的压强就增大 体积增大时 分子的密集程度减小 气体的压强就减小 这就是玻意耳定律的微观解释 2 试回顾查理定律的内容 并尝试从微观角度解释查理定律 提示 一定质量的气体 在体积保持不变时 压强p与热力学温度t成正比 一定质量的某种理想气体 体积保持不变时 分子的密集程度就不变 在这种情况下 温度升高时 分子的平均动能增大 气体的压强就增大 温度降低时 分子的平均动能减小 气体的压强就减小 这就是查理定律的微观解释 3 试回顾盖 吕萨克定律的内容 并尝试从微观角度解释盖 吕萨克定律 提示 一定质量的气体 在压强不变的情况下 其体积v与热力学温度t成正比 一定质量的某种理想气体 温度升高时 分子的平均动能增大 只有体积同时增大 使分子的密集程度减小 才能保持压强不变 这就是盖 吕萨克定律的微观解释 知识点拨 气体三个状态参量的变化情况的微观分析从微观的角度分析一定质量的理想气体的压强 体积和温度 不可能只有一个状态参量发生变化 原因分析如下 决定气体压强的两个因素是气体分子的密集程度和分子的平均动能 体积和温度不变则分子的密集程度和分子的平均动能不变 压强不变 故不可能只有压强变 体积或者温度只有一个变了 则决定压强的两个因素一定有一个变了 压强一定变 故体积 压强 温度不可能只有一个变 探究归纳 1 玻意耳定律 温度一定 体积增大 分子的密集程度减小 气体的压强就减小 2 查理定律 体积一定 温度降低 分子的平均动能减小 气体的压强就减小 3 盖 吕萨克定律 温度降低 分子的平均动能减小 只有体积同时减小 使分子的密集程度增大 才能保持压强不变 典例3 一定质量的某种理想气体 当它的压强变为原来的3倍 体积减小为原来的一半时 其热力学温度变为原来的多少 试从压强和温度的微观意义进行说明 思路点拨 解答本题要把握以下两点 1 一定质量的某种理想气体 分子的密集程度与体积成反比关系 2 一定质量的某种理想气体 分子的平均动能与温度成正比关系 解析 从微观角度看 气体压强的大小跟两个因素有关 一个是气体分子的平均动能 一个是气体分子的密集程度 当体积减小为原来的一半时 气体分子的密集程度变为原来的2倍 这时气体的压强相应地变为原来的2倍 但还不能满足题意 题目要求压强变为原来的3倍 这时 只能从另外一个因素考虑 即增加气体分子的平均动能 而气体分子的平均动能是由温度来决定的 即应升高温度 气体的热力学温度应变为原来的1 5倍 这时压强便在两个因素 体积减小 分子密集程度增大 温度升高 分子的平均动能增大 共同作用下变为原来的3倍 答案 见解析 变式训练 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 解析 选a 一定质量的某种理想气体 体积增大 分子密集程度减小 只有温度同时升高 使得分子的平均动能增大 才能保持压强不变 所以a正确 b c d错误 温馨提示 气体压强和大气压强虽然都是和气体有关的压强 但二者的产生原因 特点和影响因素都有本质的区别 所以解决这类问题时要注意是气体压强还是大气压强 典例 关于气体压强和大气压强 下列说法正确的是 a 气体压强和大气压强都和气体的重力有关b 气体压强和大气压强都