气体热现象的微观意义.doc

气体热现象的微观意义要点导学1这堂课学习教材第四节的内容。主要要求如下：了解气体分子运动的特点，能用分子运动论的观点理解温度、压强的物理意义，能运用分子运动论对气体定律作出微观解释。2气体分子之间存在很大的空间，分子距离很大，所以分子之间的分子力十分微弱，可以忽略。气体分子可以自由地运动。由于气体分子运动有这样的特点，宏观上表现出：（1）气体可以充满整个容器。一定质量的气体，不管用多大的容器装它，它的体积总等于容器的容积。（2）气体很容易被压缩，气体的体积很容易改变。3分子做无规则热运动，速率有大有小，但按一定规律分布；分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动的平均速率就越大；理想气体的分子平均动能与气体的热力学温度成正比；温度是分子平均动能的标志。4气体分子做无规则运动时，对容器壁撞击产生冲力，单个分子撞击容器壁的冲力是短暂的，大量的分子连续不断地撞击容器壁，就产生了持续的均匀的压力。气体对容器壁的压力就是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的,单位面积上的压力就是压强。气体压强的大小，从微观上来看，与两个因素有关，一是气体分子的密集程度，一是气体分子的平均动能。平均动能越大，分子对容器壁的冲力就越大，分子密集程度则反映了单位时间内单位面积上撞击容器壁的分子数量。5对一定质量的气体来说，反映分子密集程度的宏观量就是气体体积；分子平均动能的宏观标志是温度，所以气体压强与温度和体积有关系。对气体定律进行微观解释就是要将宏观现象与微观分子运动联系起来。如：对于气体等温变化的解释就是：温度不变，分子平均运动的速率不变，也就是每个分子撞击容器壁的平均冲力一定，当一定质量的气体体积变小，分子的密集程度就_，撞击单位面积容器壁上的分子数_，所以气体压强增大。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。能力训练1气体比固体、液体容易被压缩，是因为 （ ）A气体分子之间有很大的空隙B气体分子之间有相互作用的引力C气体分子的体积比固体、液体的分子小D气体分子比固体、液体的分子有弹性2密封在容器中的气体的压强（ ）A是由气体受到重力所产生的B是由气体分子间的相互作用力（吸引和排斥）产生的C是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D当容器自由下落时将减小为零3一定质量的气体,在压强不变的条件下,体积增大.则气体分子的平均动能( )A.增大 B.减少C.不变 D.条件不足,无法判断4关于理想气体的下列说法中正确的是 ( )A温度升高,气体分子的平均动能增大B温度相同时,各种气体分子的平均速率都相同C温度相同时,各种气体分子的平均平动动能相同D温度升高时,气体分子的平均动量减小5从分子运动论的观点来看，气体的压强是气体中大量分子对器壁的 而形成的，它决定于气体分子 的剧烈程度与 内的气体分子数.6一定质量的理想气体，经历等温压缩时，气体压强增大，从分子运动论的观点来分析，这是因为：（1）_ _ ，（2）_ _。7给自行车胎打气，使其达到所需要的压强，问在夏天和冬天，打入胎内的空气的质量是否相同?为什么? 素质提高8如果一个容器内空气十分稀薄，以至于每立方米体积中只有几万或几十万个气体分子，则器壁受到气体的压强 （ ）A将很小，且时大时小部均匀B将很小，但仍然是均匀的C将很大，且时大时小部均匀D将很大