高中物理 第八章 气体 课时5 气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33.pptVIP

第八章 气体 目标定位 1 理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律 2 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义 知道气体的压强 温度 体积与所对应的微观物理量间的相关联系 3 能用气体分子动理论解释三个气体实验定律 学案5气体热现象的微观意义 知识探究 自我检测 一 气体分子运动的特点和气体温度的微观意义 问题设计 知识探究 2 气体分子间的作用力很小 若没有分子力作用 气体分子将处于怎样的自由状态 答案无碰撞时气体分子将做直线运动 但由于分子之间的频繁碰撞 使得气体分子的速度大小和方向频繁改变 运动变得杂乱无章 3 温度不变时 每个分子的速率都相同吗 温度升高 所有分子运动速率都增大吗 答案分子在做无规则运动 造成其速率有大有小 温度升高时 所有分子热运动的平均速率增大 即大部分分子的速率增大了 但也有少数分子的速率减小 1 统计规律在一定条件下可能出现 也可能不出现的事件叫随机事件 大量随机事件整体表现出的规律叫统计规律 2 气体分子运动的特点 1 气体分子之间的距离很大 大约是分子直径的10倍 因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 气体分子不受力的作用 在空间 自由移动 要点提炼 2 分子的运动杂乱无章 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 3 每个气体分子都在做的无规则运动 4 大量气体分子的速率分布呈 的规律 永不停息 中间多 两头少 相等 3 气体温度的微观意义 1 温度越高 分子的热运动越 当温度升高时 中间多 的这一 高峰 向速率大的方向移动 即速率大的分子数目增多 速率小的分子数目减少 分子的平均速率增大 2 温度是分子的标志 理想气体的热力学温度t与分子的平均动能成正比 即t 激烈 平均动能 二 气体压强的微观意义 如图1所示 1 把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm的位置 放手后使它落在秤盘上 观察秤的指针的摆动情况 2 再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上 观察指针的摆动情况 3 使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上 观察指针的摆动情况 用豆粒做气体分子的模型 试说明气体压强产生的原理 问题设计 图1 答案说明气体压强的产生跟两个因素有关 一个是气体分子的平均动能 一个是分子的密集程度 1 气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的 2 产生原因 是大量气体分子对器壁的碰撞引起的 3 决定因素 1 微观上决定于分子的和分子的 2 宏观上决定于气体的温度t和体积v 压力 要点提炼 平均动能 密集程度 如何从微观角度来解释气体实验定律 答案从决定气体压强的微观因素上来解释 即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度 三 对气体实验定律的微观解释 问题设计 1 玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体 不变 分子的平均动能不变 体积减小 分子的密集程度 填 增大 或 减小 单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多 气体的压强就 填 增大 或 减小 温度 要点提炼 增大 增大 2 查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体 体积不变 则分子的密集程度不变 温度升高 分子的平均动能 填 增大 或 减小 分子撞击器壁的作用力变大 所以气体的压强 填 增大 或 减小 增大 增大 3 盖 吕萨克定律一定质量的某种理想气体 温度升高 分子的平均动能 填 增大 或 减小 分子撞击器壁的作用力变大 而要使压强不变 则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小 所以气体的体积 填 增大 或 减小 增大 增大 典例精析 一 气体分子运动的特点和气体温度的微观意义 例1在一定温度下 某种理想气体的分子速率分布应该是 a 每个气体分子速率都相等b 每个气体分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子数目很少c 每个气体分子速率一般都不相等 但在不同速率范围内 分子数目的分布是均匀的 d 每个气体分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子数目很多 解析气体分子做无规则运动 速率大小各不相同 但分子的速率遵循一定的分布规律 气体的大多数分子速率在某个数值附近 离这个数值越近 分子数目越多 离这个数值越远 分子数目越少 总体表现出 中间多 两头少 的分布规律 答案b 例2如图2是氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布图 由图可得信息 图2 a 同一温度下 氧气分子呈现出 中间多 两头少 的分布规律b 随着温度的升高 每一个氧气分子的速率都增大c 随着温度的升高 氧气分子中速率小的分子所占的比例增加d 随着温度的升高 氧气分子的平均速率变小 解析温度升高后 并不是每一个氧气分子的速率都增大 而是氧气分子的平均速率变大 并且速率小的分子所占的比例减小 则b c d错误 同一温度下 氧气分子呈现出 中间多 两头少 的分布规律 a正确 答案a 二 气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释 例3关于气体的压强 下列说法正确的是 a 气体分子的平均速率增大 则气体的压强一定增大b 气体分子的密集程度增大 则气体的压强一定增大c 气体分子的平均动能增大 则气体的压强一定增大d 气体分子的平均动能增大 气体的压强有可能减小 解析气体的压强在微观上与两个因素有关 一是气体分子的平均动能 二是气体分子的密集程度 密集程度或平均动能增大 都只强调问题的一方面 也就是说 平均动能增大的同时 分子的密集程度可能减小 使得压强可能减小 同理 当分子的密集程度增大时 分子的平均动能也可能减小 气体的压强变化不能确定 故正确答案为d 答案d 例4一定质量的理想气体 在压强不变的条件下 温度升高 体积增大 从分子动理论的观点来分析 正确的是 a 此过程中分子的平均速率不变 所以压强保持不变b 此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变 所以压强保持不变c 此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变 所以压强保持不变d 以上说法都不对 解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关 温度升高 分子与器壁的平均冲击力增大 单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小 压强才可能保持不变 答案d 自我检测 1 气体分子的运动特点 下列对气体分子运动的描述正确的是 a 气体分子的运动是杂乱无章的没有一定的规律b 气体分子间除相互碰撞外 几乎无相互作用c 大量气体分子的运动符合统计规律d 气体之所以能充满整个空间 是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱 气体分子可以在空间自由运动 1 2 3 解析气体分子间距离很大 相互作用的引力和斥力很弱 能自由运动 气体分子的运动是杂乱无章的 但大量气体分子的运动符合统计规律 故a错 b c d正确 答案bcd 1 2 3 2 气体分子速率的分布规律 如图3所示 横坐标v表示分子速率 纵坐标f v 表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比 图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 1 2 3 图3 a 曲线 b 曲线 c 曲线 d 曲线 解析根据麦克斯韦气体分子速率分布规律可知 某一速率范围内分子数量最大 速率过大或过小的数量较小 曲线向两侧逐渐减小 曲线 符合题意 选项d正确 答案d 1 2 3 3 对气体实验定律的微观解释 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 1