高中物理 第八章 气体 8.4 气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33.pptVIP

4气体热现象的微观意义 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 随机性与统计规律阅读教材第26页 随机性与统计规律 部分 知道什么是必然事件和不可能事件 知道什么是随机事件和统计规律 1 必然事件 在一定条件下 若某事件必然出现 这个事件叫作必然事件 2 不可能事件 在一定条件下 不可能出现的事件叫作不可能事件 3 随机事件 在一定条件下可能出现 也可能不出现的事件叫作随机事件 4 统计规律 大量随机事件的整体表现出的规律 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 气体分子运动的特点阅读教材第27页 气体分子运动的特点 和 气体温度的微观意义 两部分 知道什么是气体的体积和分子的无序运动 了解运动的统计规律和气体温度的微观意义 1 气体的体积 由于气体分子间的距离比较大 大约是分子直径的10倍左右 分子间的作用力很弱 因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 不受力而做匀速直线运动 因而气体能充满它所达到的整个空间 即气体的体积为容器的容积 2 分子运动的无序性 分子之间及分子与器壁之间频繁地发生碰撞 使每个分子的速度大小和方向频繁地改变 分子的运动杂乱无章 读一读 思一思 辨一辨 议一议 3 运动的统计规律 1 气体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分子数目都相等 2 气体分子的速率各不相同 但遵守速率分布规律 即呈现 中间多 两头少 的分布规律 4 气体温度的微观意义 1 温度越高 分子热运动越剧烈 2 温度是分子平均动能的标志 理想气体的热力学温度t与分子的平均动能ek成正比 即t ek 式中 是比例常数 读一读 思一思 辨一辨 议一议 三 气体压强的微观意义阅读教材第28页 气体压强的微观意义 部分 知道气体压强是怎样产生的 了解影响气体压强的两个因素 1 气体的压强是如何产生的呢 答案 气体对容器的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 2 影响气体压强的因素有哪些 答案 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 一个是分子的密集程度 读一读 思一思 辨一辨 议一议 四 对气体实验定律的微观解释阅读教材第29页 对气体实验定律的微观解释 部分 知道如何对气体实验定律进行微观解释 1 如何对玻意耳定律进行微观解释 答案 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 2 如何对查理定律进行微观解释 答案 一定质量的某种理想气体 体积保持不变时 分子的密集程度保持不变 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 读一读 思一思 辨一辨 议一议 3 如何对盖 吕萨克定律进行微观解释 答案 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 只有气体的体积同时增大 使分子的密集程度减小 才能保持压强不变 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 气体的压强是由气体受到的重力产生的 解析 大量气体分子频繁地碰撞器壁产生气体压强 气体的压强与气体所受的重力及分子间的相互作用力无关 答案 2 大气压强是由于空气重力产生的 解析 大气压强是由空气的重力产生的 答案 3 气体的温度越高 压强就一定越大 解析 影响气体压强的因素有两个 一个是分子平均动能 一个是分子数密度 故温度越高 压强不一定越大 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 随着温度的升高 所有气体分子运动的速率都增大吗 答案 不是 温度升高 有的气体分子运动速率增大 有的气体分子运动速率减小 但所有气体分子的平均速率增大 2 摸一个充满了气的篮球 会感觉很硬 而摸一个气有些瘪的篮球 会感觉很软 你能从微观角度解释这一现象吗 答案 充满了气的篮球 球内的气体分子数目多 因此对球壁的压强大 因而摸起来硬 而瘪了的篮球 球内分子数目少 因此压强小 摸起来发软 读一读 思一思 辨一辨 议一议 3 少量分子的运动是杂乱无章的 但大量分子的运动却遵从统计规律 通过阅读教材上的相关内容你能总结出气体分子运动的特点吗 答案 无序性 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相等 规律性 气体分子速率分布表现出 中间多 两头少 的特点 温度升高时 速率大的分子数目增加 速率小的分子数目减少 分子的平均速率增大 探究一 探究二 问题导引分析下图 完成下列问题 氧气分子的速率分布图象 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速率的特点吗 2 结合 氧气分子在0 和100 时的速率分子图象 讨论如何理解 温度是分子平均动能的标志 探究一 探究二 要点提示 1 个别分子的运动情况无法确定 但大量气体分子的速率分布呈现 中间多 两头少 的规律 2 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 其分子平均动能也增大 分子的平均动能由温度决定 所以说温度是分子平均动能的标志 探究一 探究二 名师精讲1 统计规律 1 个别事件的出现具有偶然因素 但大量事件出现的机会 却遵从一定的统计规律 2 从微观角度看 由于气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 探究一 探究二 2 气体分子运动的特点 1 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 具有偶然性 但从总体来看 大量分子的运动服从一定的统计规律 2 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 在空间自由移动能达到容器的任何空间 所以气体没有确定的形状和体积 其体积等于容器的体积 3 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相等 即气体分子沿各个方向运动的机会 几率 相等 探究一 探究二 4 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 5 大量气体分子的速率分布呈现中间多 占有分子数目多 两头少 速率大或小的分子数目少 的规律 6 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 这也是统计规律的体现 探究一 探究二 典例剖析 例题1 根据气体分子动理论 气体分子运动的剧烈程度与温度有关 下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的 探究一 探究二 依据表格内容 以下四位同学所总结的规律正确的是 a 不论温度多高 速率很大和很小的分子总是少数b 温度变化 表现出 中间多 两头少 的分布规律要改变c 某一温度下 速率都在某一数值附近 离开这个数值越远 分子越少d 温度增加时 速率小的分子数减少了解析 温度变化 表现出 中间多 两头少 的分布规律是不会改变的 选项b错误 由气体分子运动的特点和统计规律可知 选项a c d描述正确 答案 acd归纳总结气体分子速率的特点 1 在一定温度下 所有气体分子的速率都呈 中间多 两头少 的分布 2 并不是所有分子的速率随温度升高都增大 探究一 探究二 变式训练1导学号60854053如图是氧气在0 和100 两种不同温度下 各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子的速率间的关系 由图可知下列说法正确的是 a 100 的氧气 速率大的分子比例较多b 具有最大比例的速率区间 0 时对应的速率大c 温度越高 分子的平均速率越大d 在0 时 也有一部分分子的速率比较大 说明气体内部有温度较高的区域 探究一 探究二 解析 同一温度下 中等速率大的氧气分子数所占的比例大 温度升高时 速率大的氧气分子数增加 使得氧气分子的平均速率增大 100 的氧气 速率大的分子比例较多 由图象可知 0 时的最大比例值大 但对应的分子速率小于100 时的情况 a正确 b错误 温度升高 分子的运动加剧 使得氧气分子的平均速率增大 c正确 温度是分子平均动能的标志 与个别分子速率大小无关 气体内部温度相同 d错误 答案 ac 探究一 探究二 问题导引试回顾查理定律的内容 并尝试从微观角度解释查理定律 要点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 探究一 探究二 名师精讲1 气体压强的产生原因大量做无规则热运动的分子对器壁频繁 持续地碰撞产生了气体的压强 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 探究一 探究二 2 气体压强的决定因素 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 越大 在单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数就越多 气体压强就越大 气体分子的平均动能 气体的温度越高 气体分子的平均动能就越大 每个气体分子与器壁碰撞时给器壁的冲力就越大 从另一方面讲 分子的平均速率越大 在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多 累计冲力就越大 气体压强就越大 探究一 探究二 2 宏观因素 与温度有关 温度越高 分子的平均动能越大 其他物理量不变时 气体的压强就越大 与体积有关 体积越小 分子的密集程度越大 其他物理量不变时 气体的压强就越大 3 气体压强与大气压强的区别与联系 1 区别 气体压强 因密闭容器的气体分子的密集程度一般很小 由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 大小由气体分子的密集程度和温度决定 与地球的引力无关 气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 探究一 探究二 大气压强 大气压强是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强 如果没有地球引力作用 地球表面就没有大气 从而也不会有大气压强 地面大气压强的值与地球表面积的乘积 近似等于地球大气层所受的重力值 大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 2 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的 探究一 探究二 典例剖析 例题2 如图 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解析 由查理定律可知 当温度t升高时 压强增大 b正确 由于质量不变 体积不变 则分子密度不变 而温度升高 分子的平均动能增多 所以单位时间内气体分子对器壁碰撞次数增多 d正确 a c错误 答案 bd 探究一 探究二 归纳总结气体压强的产生原因及决定因素 1 气体压强产生的原因 大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续地碰撞产生的 2 气体压强的决定因素 气体分子的密集程度与平均动能 探究一 探究二 变式训练2导学号60854054在一定温度下 当一定质量气体的体积增大时 气体的压强减小 这是由于 a 单位体积内的分子数变少 单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少b 气体分子的密集程度变小 分子对器壁的吸引力变小c 每个分子对器壁的平均撞击力都变小d 气体分子的密集程度变小 单位体积内分子的重量变小解析 温度不变 一定质量气体分子的平均动能 平均速率不变 每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变 但体积增大后 单位体积内的分子数减少 因此单位时间内碰撞次数减少 气体的压强减小 a正确 b c d错误 答案 a 1 2 3 4 5 1 气体实验定律的微观解释 一定质量的气体 在等温变化的过程中 下列物理量发生变化的是 a 分子的平均速率b 单位体积内的分子数c 气体的压强d 分子总数解析 气体的质量一定 故气体的分子总数不变 气体发生等温变化 即气体的温度不变 则分子的平均速率不变 气体发生等温变化 则气体的压强和体积必发生变化 由此可知 b c两项符合题意 答案 bc 1 2 3 4 5 2 气体压强的产生的理解 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 气体的压强是由于大量分子对器壁频繁碰撞造成的 在数值上就等于在单位面积上气体分子的平均碰撞作用力 容器运动速度的大小对气体压强的大小没有影响 故只有选项b正确 答案 b 1 2 3 4 5 3 统计规律和分子运动的特点 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相等 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 1 2 3 4