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第二节气体实验定律的微观解释 复习回顾 气体实验定律的适用条件 表达式及其图像 适用条件 一定质量气体在压强不太大 温度不太低时 第二节气体实验定律的微观解释 教学目标 1 知道什么是理想气体 能从宏观角度和微观角度进行说明 2 能用分子动理论和统计的观点解释气体压强和气体实验定律 3 结合理想气体的学习 体会物理模型在研究物理问题中的作用 自学指导题 1 什么叫理想气体 理想气体有什么特点 2 如何求解理想气体的内能 举例说明哪些实际气体可近似视为理想气体 3 从分子动理论和统计的观点来看 气体压强是怎样产生 大小由哪些因素决定 什么是大气压强 4 对三个气体实验定律进行微观解释 试用简单的符号表述变化过程 5 从微观角度解释 一定质量的理想气体的压强 体积和温度 只有一个参量发生变化 而其余两个参量保持不变是不可能的 例题 小结 训练 作业 一 理想气体 1 定义 指严格遵守气体实验定律的气体 分子本身的大小和分子之间的距离相比可以忽略不计 除碰撞外 分子之间的相互作用可以忽略不计 分子之间的碰撞看成弹性碰撞 3 内能 理想气体无分子势能 其内能由物质的量和温度决定 与体积无关 等于所有分子平均动能之和 2 特点 一种理想化模型 是对实际气体的科学抽象 和质点 点电荷等模型一样 实际上是不存在的 4 应用 实际气体 特别是那些不易液化的气体 如氢气 氧气 氮气 氦气等 在压强不太大 温度不太低时 可近似地视为理想气体 拓展一 气体实验定律的适用条件是什么 试从微观角度解释一下 适用条件 一定质量的实际气体在压强不太大 温度不太低时近似遵守气体实验定律 从分子动理论的角度看 当压强很大 温度很低时的气体 由于分子间距较小 其相互作用不能忽略 同时分子本身的体积与气体的体积相比不能忽略 二 气体压强 2 产生原因 大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 1 定义 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 但大量分子频繁地碰撞就会产生持续 均匀的压力 3 决定因素 微观因素 单位体积内的分子数和气体分子的平均动能 宏观因素 气体的体积和温度 拓展二 从宏观上看 一定质量的气体仅温度升高或仅体积减小都会使压强增大 从微观上看 这两种情况有没有区别 解析 有 温度升高是增加了分子的平均动能 主要是使每次撞击的力增大了 体积减小是增大了单位体积的分子数 单位时间内撞击器壁的分子数增多 4 大气压强 大气压强是由于空气受到重力的作用紧紧包围地球对浸在它里面的物体产生的压强 大气压强最终也是通过大量分子碰撞地面或浸在其中的物体来实现的 讨论与交流 把一张硬纸片轻轻地盖在一个空杯子的杯口上 被封闭在杯内的空气质量比杯外空气的质量小得多 杯内空气的压强与外界大气压强是否相等 为什么 请同学讨论交流 杯内空气的压强与外界大气压强相等 理由是二者单位体积内的分子数相等 温度也相等 结论 三 对实验定律的微观解释 1 玻意耳定律的微观解释 一定质量m的理想气体分子总数N不变 温度T保持不变时 分子平均动能保持不变 当气体体积V减少时 单位体积内的分子数n将增多 气体的压强P也增大 当气体体积V增大时 单位体积内的分子数n也将减少 气体的压强P也就减少 符号简易表述 T不变 m不变 N不变 2 查理定律的微观解释 一定质量的理想气体分子总数不变 体积保持不变时 单位体积内的分子数保持不变 当温度升高时 分子平均动能增大 气体的压强也增大 当温度降低时 分子的平均动能减小 气体的压强也就减少 符号简易表述 V不变 m不变 N不变 n不变 3 盖 吕萨克定律的微观解释 一定质量的理想气体分子总数不变 要保持压强不变 当温度升高时 分子平均动能增大 那么单位体积内的分子数一定要减少 因此体积一定要增大 当温度降低时 分子的平均动能减小 那么单位体积内的分子数一定要增大 因此体积一定要减小 符号简易表述 P不变 m不变 N不变 拓展三 从微观角度解释 一定质量的理想气体的压强 体积和温度 只有一个参量发生变化 而其余两个参量保持不变是不可能的 气体的压强是由单位体积的分子数和分子平均动能决定的 对一定质量的理想气体分子总数不变 1 若体积和温度不变 则单位体积的分子数和分子平均动能不变 故压强不可能变化 2 若压强和温度不变 则压强和分子平均动能不变 必有单位体积的分子数不变 即体积不可能变化 3 若压强和体积不变 则压强和单位体积分子数不变 必有分子的平均动能不变 即温度不可能变化 例题 喷雾器内有10L水 上部封闭有1atm的空气2L 关闭喷雾阀门 用打气桶向喷雾器内再充入1atm的空气3L 设外界环境温度一定 空气可看作理想气体 当水面上方气体温度与外界温度相等时 求气体压强 并从微观上解释气体压强变化的原因 解 初态压强为p1 1atm 体积为V1 2L 3L 末态压强为p2 体积为V2 2L 由玻意耳定律p1V1 p2V2 微观解释 温度不变 分子平均动能不变 单位体积内分子数增加 所以压强增大 一定质量理想气体 等温度变化过程 代人数据得 小结 一 理想气体 二 微观解释 1 下列说法正确的是 A 理想气体严格遵守气体实验定律B 从微观角度看 理想气体的分子还是有一定体积的C 自然界中不存在理想气体 所以研究理想气体无任何价值D 理想气体的内能与气体所含的分子总数和气体的温度有关 AD 当堂训练 2 下列说法正确的是 A 氢气 氧气 氮气等气体就是理想气体B 理想气体是可以被无限压缩的C 理想气体的分子势能为零D 只有在压强不太大 温度不太低时 实际气体才能当作理想气体来处理 BCD 3 在两个相同的容器中 分别盛有质量相等 温度相同的氧气和氢气 则它们的 A 压强相等B 分子运动的平均速率相等C 分子的平均动能相等 压强不等D 分子的平均动能相等 压强相等 C A 若保持气体的温度不变 则当气体的压强减小时 气体的体积一定会增大B 若保持气体的压强不变 则当气体的温度减小时 气体的体积一定会增大C 若保持气体的体积不变 则当气体的温度减小时 气体的压强一定会增大D 若保持气体的温度和压强都不变 则气体的体积一定会不变 4 对一定质量的理想气体 AD A 气体的温度不变B 气体的内能增加C 气体分子的平均速率减小D 气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变 5 如图一定质量的理想气体有状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B 则它的状态变化过程是 B A 一直保持不变B 一直增大C 先减小后增大D 先增大后减小 6 如图是一定质量的某种气体状态变化的P V图像 气体有状