《分子运动速率分布规律》课件

《分子运动速率分布规律》一、随机事件与统计规律大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律。1．随机事件若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。2．统计规律：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几乎相等。二、气体分子运动的特点1．运动的自由性：气体分子间的距离大约是分子直径的10倍，因此分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子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，气体充满它能达到的整个空间。2．运动的无序性：3、运动的高速性：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。三、分子运动速率分布图像1．一定温度下，分子的速率呈“中间多、两头少”的分布；温度越高，速率大的分子比例越多，分子的平均速率越大。2．温度越高，分子的热运动越剧烈。温度是分子平均动能的标志。四气体压强的微观解释1．气体压强的形成原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。mv-mv由动量定理FΔt=-mv-mv=-2mv气体分子受力牛顿第三定律器壁受力2．气体压强的决定因素气体分子的平均速率气体分子的密度气体的温度T体积V微观上宏观上课堂小结一.气体分子运动特点二.分子运动速率分布图像气体压强产生的原因三.气体压强的微观解释探究一气体分子运动的特点和速率分布图像情境探究(1)把4枚硬币投掷10次,记录每次正面朝上的个数。比较个人、小组、大组、全班的数据,你能发现什么规律吗?(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运动状态?(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?定的规律性。(2)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动,但气体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)分子在做无规则运动,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。知识归纳1.对统计规律的理解(1)个别事件的发生具有偶然因素,但大量事件发生的概率往往遵从一定的统计规律。(2)从微观角度看,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,带有偶然性,但从总体来看,大量分子的运动有一定的规律。2.气体的微观结构特点(1)气体分子间的距离较大,气体分子可看成质点。(2)气体分子间的分子力很微弱,通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外,不受其他力的作用。因而气体能够充满所在容器的空间。3.气体分子运动的特点(1)分子都在做永不停息的无规则运动,常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒。(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相等。即气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等。(3)分子运动速率分布图像①温度越高,分子的热运动越剧烈。②气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时,对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)。实例引导例1(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示分子速率v,纵坐标表示速率v对应的分子数百分率,图线1、2对应的温度分别为t1、t2,由图可知(

)A.温度t1低于温度t2B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率C.温度升高,每一个氧气分子的速率都增大D.温度升高,氧气分子中速率小于400m/s的分子所占的比例减小答案

AD解析

温度越高,分子热运动越剧烈,运动剧烈是指速率大的分子所占的比例大,根据题图,图线2中速率大的分子所占比例大,对应温度高,图线1中速率大的分子所占比例小,对应温度低,故A正确。图线中的峰值对应的横坐标数值是分子数百分率的最大值所对应的分子速率,不表示分子的平均速率,故B错误。温度影响的是大量分子运动的统计规律,对个别的分子没有意义,所以温度升高,不是每一个氧气分子的速率都增大,故C错误。温度升高,氧气分子中速率小于400

m/s的分子所占的比例减小,故D正确。误区警示

(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都随温度的升高而增大。变式训练1某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ,则TⅠ、TⅡ、TⅢ的高低关系为

。

答案

TⅠ<TⅡ<TⅢ解析

曲线下的面积表示分子速率从0→∞所有区间内分子数的比率之和,显然其值应等于1,当温度升高时,分子的速率普遍增大,所以曲线的高峰向右移动,曲线变宽,但由于曲线下总面积恒等于1,所以曲线的高度相应降低,曲线变得平坦。所以关系为TⅠ<TⅡ<TⅢ。探究二气体压强的微观解释情境探究把液氮倒入饮料瓶中,马上盖上盖子并拧紧,人立即离开现场。一会儿饮料瓶就爆炸了。你能解释一下原因吗?要点提示

饮料瓶内液氮吸热后变成氮气,分子运动加剧,使瓶内气体分子频繁、持续碰撞瓶内壁,产生的压强增大,当瓶内、外的压强差大于瓶子所能承受的限度时,饮料瓶就发生爆炸。知识归纳1.气体压强的产生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,就会对器壁产生持续、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。2.气体压强的微观表达式在一正方形密闭容器中有一定质量的气体,其分子数密度为n,分子的平均速率为v,分子与器壁的碰撞视为弹性碰撞,则根据动量定理,对时间t内与器壁碰撞的某个分子,有Ft=-2mv,负号表示F的方向。在时间t内与器壁碰撞的分子位于长度为vt、底面积为S的圆柱形空间内,考虑到气体分子向各个方向(容器的前后、左右、上下共六个方向)运动3.决定气体压强大小的因素(1)微观因素①气体分子的数密度:气体分子数密度(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。②气体分子的平均速率:气体的温度越高,气体分子的平均速率就越大,每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)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。(2)宏观因素①与温度有关:温度越高(其他条件不变),气体的压强越大。②与体积有关:体积越小(其他条件不变),气体的压强越大。4.气体压强的特点对容器壁的压强处处相等。实例引导例2(2020山东一模)下面的表格是某年某地区1~6月份的气温与气压对照表:月份123456平均气温/℃1.43.910.719.626.730.2平均大气压/(105

Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.998

4根据表数据可知,该年该地区从1月份到6月份(

)A.空气分子无规则热运动剧烈程度呈减小的趋势B.6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在1月时速率大C.单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势D.单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量呈增加的趋势答案

C解析

温度越高,分子无规则热运动越剧烈,从1月到6月,温度逐渐升高,空气分子无规则热运动剧烈程度呈增大的趋势,故A错误。6月温度最高,分子平均速率最大,但分子平均速率是对大量分子的一种统计规律,对于具体的某一个分子并不适用,所以不能说明6月的任何一个空气分子的无规则热运动的速率一定比它在1月时速率大,故B错误。根据气体压强的微观意义,气体压强和气体分子单位时间对单位面积地面撞击次数、气体分子的平均速率有关,温度升高,气体分子的平均速率增大,而压强减小,所以单位时间对单位面积的地面撞击的空气分子数呈减少的趋势,故C正确。根据气体压强的微观意义,气体压强等于单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量,大气压强呈减小的趋势,单位时间内地面上单位面积所受气体分子碰撞的总冲量也呈减小的趋势,故D错误。规律方法

解释气体压强微观问题的思路(1)明确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、持续的碰撞,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;(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的数密度与平均速率;(3)只有知道了这两个因素的变化,才能确定压强的变化,任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。变式训练2(多选)x、y两容器中装有相同质量的氦气,已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度,压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知(

)A.x中氦气分子的平均速率一定大于y中氦气分子的平均速率B.x中每个氦气分子的速率一定都大于y中每个氦气分子的速率C.x中速率大的氦气分子数