高中物理 第8章 第4节气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 气体 第八章 第四节气体热现象的微观意义 第八章 1 必然事件在一定条件下 出现的事件 2 不可能事件在一定条件下 出现的事件 3 随机事件在一定条件下 出现 也 不出现的事件 4 统计规律大量的 整体表现出的规律 随机性与统计规律 必然 不可能 可能 可能 随机事件 1 气体分子运动的三性 1 理想性 气体分子距离比较 分子间的作用力 除相互碰撞或跟器壁碰撞外 可以认为分子不受力而做 运动 因而气体能充满它能达到的整个空间 2 现实性 分子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 分子的运动 气体分子运动的特点 大 很弱 匀速直线 改变 杂乱无章 3 规律性 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 而且向着各个方向运动的气体分子数目都 气体分子的速率各不相同 但遵守速率分布规律 即出现 的分布规律 相等 中间多 两头少 2 气体分子的热运动与温度的关系 1 温度 分子的热运动越剧烈 2 理想气体的热力学温度t与分子的平均动能k成正比 即 t ak 式中a是比例常数 因此可以说 是分子平均动能的标志 越高 温度 1 气体压强的产生原因气体的压强是大量气体分子频繁地 而产生的 2 影响气体压强的两个因素 1 气体分子的 2 分子的 气体压强的微观意义 碰撞器壁 平均动能 密集程度 1 玻意耳定律的微观解释一定质量的气体 温度保持不变时 分子的 是一定的 在这种情况下 体积减小时 分子的 增大 气体的压强就增大 2 查理定律的微观解释一定质量的气体 体积保持不变时 分子的 保持不变 在这种情况下 温度升高时 分子的 增大 气体的压强就增大 对气体实验定律的微观解释 平均动能 密集程度 密集程度 平均动能 3 盖 吕萨克定律的微观解释一定质量的气体 温度升高时 分子的 增大 在这种情况下只有气体的 同时增大 使分子的 减小 才能保持压强不变 平均动能 体积 密集程度 一 统计规律与气体分子运动特点1 对统计规律的理解 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 2 如何正确理解气体分子运动的特点 1 气体分子距离大 约为分子直径的10倍 分子力小 可忽略 可以自由运动 所以气体没有一定的体积和形状 2 分子间的碰撞十分频繁 频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变 造成气体分子做杂乱无章的热运动 因此气体分子沿各个方向运动的机会 几率 相等 3 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 特别提醒 单个或少量分子的运动是 个性行为 具有不确定性 大量分子运动是 集体行为 具有规律性即遵守统计规律 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律 后来有许多实验验证了这一规律 若以横坐标v表示分子速率 纵坐标f v 表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比 下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 答案 d解析 各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值 a b错 气体分子速率的分布规律呈现 中间多 两头少 的趋势 速率为0的分子几乎不存在 故c错 d对 二 气体压强的微观意义1 产生原因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 气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 2 决定气体压强大小的因素 1 微观因素a 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 大 在单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数就多 气体压强就越大 b 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞 可视为弹性碰撞 给器壁的冲力就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 气体压强就越大 2 宏观因素a 与温度有关 温度越高 气体的压强越大 b 与体积有关 体积越小 气体的压强越大 3 气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生 随高度增大而减小 气体压强是由大量分子撞击器壁产生的 大小不随高度而变化 试用气体分子热运动的观点解释 在炎热的夏天 打足了气的自行车轮胎在日光的曝晒下容易胀破 答案 在日光曝晒下 胎内气体温度显著升高 气体分子热运动加剧 分子的平均动能增大 使气体压强进一步加大 这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力 轮胎便胀破 三 气体实验定律的微观解释1 玻意耳定律 1 宏观表现 一定质量的气体 在温度保持不变时 体积减小 压强增大 体积增大 压强减小 2 微观解释 温度不变 分子的平均动能不变 体积减小 分子越密集 单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多 气体的压强就越大 2 查理定律 1 宏观表现 一定质量的气体 在体积保持不变时 温度升高 压强增大 温度降低 压强减小 2 微观解释 体积不变 则分子密度不变 温度升高 分子平均动能增大 分子撞击器壁的作用力变大 所以气体的压强增大 3 盖 吕萨克定律 1 宏观表现 一定质量的某种理想气体 在压强不变时 温度升高 体积增大 温度降低 体积减小 2 微观解释 温度升高 分子平均动能增大 撞击器壁的作用力变大 而要使压强不变 则需影响压强的另一个因素分子密度减小 所以气体的体积增大 如图所示 两个完全相同的圆柱形密闭容器 甲 中恰好装满水 乙 中充满空气 则下列说法中正确的是 容器容积恒定 气体压强的微观解释 a 两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的b 两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的c 甲 容器中pa pb 乙 容器中pc pdd 当温度升高时 pa pb变大 pc pd也要变大 解析 逐项分析如下 答案 c点评 解决此类问题的关键是 1 了解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产生的 压强就是大量气体分子在单位时间内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 气体分子的密集程度与平均动能 关于密闭容器中气体的压强 下列说法正确的是 a 是由于气体分子相互作用产生的b 是由于气体分子碰撞容器壁产生的c 是由于气体的重力产生的d 气体温度越高 压强就一定越大答案 b解析 气体的压强是由容器内的大量分子撞击器壁产生的 a c错 b对 气体的压强受温度 体积影响 温度升高 若体积变大 压强不一定增大 d错 试从微观角度解释 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 答案 气体的压强是由气体分子的密度和分子平均动能决定的 对一定质量的理想气体 其分子总数n不变 1 若体积和温度不变 则分子的密度和分子平均动能不变 故压强不可能发生变化 气体状态变化的微观解释 2 若压强和温度不变 则压强和分子的平均动能不变 必有分子的密度不变 即体积不可能发生变化 3 若压强和体积不变 则压强和分子的密度不变 必有分子的平均动能不变 即温度不可能发生变化 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答案 ab 解析 根据气体压强 体积 温度的关系可知 体积不变 压强增大时 气体分子的平均动能一定增大 选项a正确 温度不变 压强减小时 气体体积增大 气体的密度减小 压强不变 温度降低时 体积减小 气体密度增大 温度升高 压强 体积中至少有一个发生改变 综上所述 正确选项为a b 根据你的理解谈一谈气体压强与大气压强有哪些区别 答案 因密闭容器中的气体密度一般很小 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 大小由气体的密度和温度决定 与地球的引力无关 气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的 探究 应用 大气压却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 地面大气压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 把打气筒的出气口堵住 往下压