8.4气体的微观意义学案（新人教选修3-3）

8.4气体热现象的微观意义学习目标1、 了解统计规律及其在科学研究和社会生活中的作用。2、 知道分子运动的特点，掌握温度的微观定义。3、 掌握压强、实验定律的微观解释。自主学习8.4 气体热现象的微观意义填一填：大量分子的热运动情况会遵从一定的统计规律，从微观角度讲这也决定了物体的热现象。填一填：两个理想化：由于气体分子间的空隙远大于分子直径，故可把气体分子视为质点；由于气体分子间的作用力较弱，故可认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外而做匀速直线运动。填一填：定量的分析表明：理想气体的热力学温度与分子平均动能成正比，即，其中a是比例常数，这表明温度是分子平均动能的标志。点一点：气体的压强是大量气体分子对容器的碰撞所引起的，通过课本上两个例子可看出：一定质量的气体的压强从微观上由气体分子的平均动能和分子的密集程度决定的，从宏观上是由温度和体积决定的。填一填：对一定质量的气体从微观上看：当温度不变时，气体的压强随体积的增大而减小；当体积不变时，气体的压强随温度的升高而增大；当压强不变时，气体的体积随温度的升高而增大。范例精析例1一位同学用橡皮帽堵住了注射器前端的小孔,用活塞封闭了一部分空气在注射器中,他把注射器竖直放入热水中(如图所示) ,发现注射器的活塞向上升起.试用分子动理论解释这个现象.解析：由题意可知,在实验过程中封闭的气体压强保持不变.当注射器放入热水中时,气体的温度升高,分子的平均速率增大了，要保持压强不变，只有使一定时间内撞击单位面积容器壁的分子数减少，也就是使气体分子密集程度减小,即气体的体积增大。所以活塞将向上升起.拓展：用分子动理论，解释气体压强、温度和体积的关系这类问题，要抓住压强的微观解释，从压强的微观解释入手。压强是单位时间内撞击单位面积容器壁的分子对容器壁的总冲力，分子的平均冲力的宏观表现是由温度，分子的密集程度由质量和体积决定。这样就建立了宏观与微观的联系。例2：对于一定量的理想气体,下列四个论述中正确的是 ( )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,压强必变小解析：一定质量的理想气体的压强,微观上是由分子热运动的平均动能和单位体积内的分子数（即选项中的分子平均距离）这两个因素共同决定.本题的正确选项是B.拓展 对于一定质量的气体来说，下列说法正确的是 （ ）A若保持体积不变而温度升高，则压强一定增大B若保持压强不变而体积减小，则温度一定升高C若将该气体密闭在绝热容器里，则压缩气体时气体的温度一定升高D可以在体积、温度、压强这三个物理量中只改变一个解析 气体的体积不变，说明单位体积内的分子数（即分子密集程度）不变，温度升高，气体分子无规则运动加剧，由气体压强的微观解释可知，压强增大，所以A正确；体积减小，则分子密集程度减小，而压强没有增大，说明气体的温度降低了，所以B错；如果容器是绝热的，则气体就无法和外界热交换，此时压缩气体对气体做功，由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升高，所以C正确；根据气体压强产生的微观原因可知，对于一定质量的气体来说，在体积、温度、压强这三个物理量中，如果一个发生了改变，其他两个至少有一个必定会同时改变，所以D错。 答案：AC拓展 下列情况可能发生的是 （ ）A气体体积增大，压强减小，温度不变B气体体积增大，压强增大，温度降低C绝热容器中的气体被压缩后温度不变D绝热容器中的气体膨胀后温度降低解析：答案为：AD例3：如图所示，一定质量的理想气体由状态A经过图所示过程变到状态B，在此过程中气体的密度（ ）A一直变小 B一直变大C先变小后变大 D先变大后变小解析：题干所给的是一定质量的理想气体由状态A变化到状态B所经历的过程在pT图上得到的过程曲线。由图像可知，在变化过程中，气体的压强一直变小，而温度一直变大。对于一定质量的理想气体，压强变小时，体积可能变大；温度升高时，体积也可能变大。当压强变小、温度升高两个因素同时存在时，体积只能变大。质量一定的理想气体在体积变大时密度变小。所以选项A正确。拓展：一定质量的理想气体，在经过等压膨胀、等容降温、等压压缩、等容升温四个过程后回到初始状态，它是吸热还是放热？解析：解法一：由于一定质量的理想气体的内能是否变化决定于温度是否发生了变化，所以经过一个循环后回到初始状态，内能不变，即U0。由热力学第一定律UW+Q可知，它是吸热还是放热，取决于外界对它的做功情况。以下对在每个过程中外界对气体做功W的情况逐个分析：等压膨胀：气体压强为p1，体积增大了V1，则W1p1V1；等容降温：体积不变，所以W20。等压压缩：气体压强为p2，体积减小了V2，则W3p2V2。等容升温：体积不变，所以W40。外界对气体做的总功为WW1+W2+W3+W4=p1V1p2V2由于p1p2，V1V2，所以W0，即气体吸热。解法二：用图线直观地反应气体的状态变化。对本题作pV图线如图所示，气体从A状态经过一个循环回到状态A。由pV图线可以看出，在等温膨胀过程AB中，气体对外做的功等于矩形ABFE的面积；在等压压缩过程CD中，外界对气体所做的功等于矩形CDEF的面积。整个循环气体对外做的功等于矩形ABCD的面积。气体内能不变，对外做功，必然吸热。而且气体所吸收的热量也等于矩形ABCD的面积。 当堂达标1、 下列哪些量是由大量分子热运动的整体表现所决定的（ ）A、压强 B、温度 C、分子密度 D、分子的平均速率2、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3、从气体压强的微观意义，解释在图中，竖直放置两端封闭的玻璃管升温时液柱的移动方向。能力训练1、 分子运动的特点是（ ）A、 分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动B、 分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C、 分子沿各个方向运动的机会均等D、 分子的速率分布毫无规律2、下面关于温度的叙述正确的是（ ）A、温度是表示物体冷热程度的物理量B、两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质温度相同C、温度是分子热运动平均动能的标志D、温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度3、下面关于气体压强的说法正确的是（ ）A、气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的B、气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力C、从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关D、从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关4、对于理想气体下列哪些说法是不正确的（ ）A、理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B、理想气体的分子间没有分子力C、理想气体是一种理想模型，没有实际意义D、实际气体在温度不太低，压强不太大的情况下，可当成理想气体5、一定质量的理想气体，从状态P1、V1、T1变化到状态P2、V2、T2。下述过程不可能的是（ ）A、P2 P1，V2 V1，T2 T1B、P2 P1，V2 V1，T2 T1C、P2 P1，V2 V1，T2 T1D、P2 P1，V2 V1，T2 T16、密封的体积为2L的理想气体，压强为2atm，温度为270C。加热后，压强和体积各增加20%，则它的最后温度是 7、用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次能把体积为V0、压强为P0的空气打入容器内。若容器内原有空气的压强为P0，打气过程中温度不变，则打了n次后容器内气体的压强为 8、在温度