气体热现象的微观意义

1、第八章第八章 气体气体 第四节第四节 气体热现象的微观意义气体热现象的微观意义 奇妙的物质世界奇妙的物质世界 当前人类所认识的宇宙， 最远的观察极限数量级为 （10261027）m 目前最活跃的交叉学科生物 物理学研究的生物大分子数 量级为（10-710-4)m 粒物理学的研究对象， 数量级约为10-15m 单个分子的运动是单个分子的运动是 无规则的无规则的 思路思路: 四枚硬币四枚硬币,每投掷一次每投掷一次 ,正面朝上的硬币数是正面朝上的硬币数是 不一定的不一定的 若投掷很多次后若投掷很多次后,正正 面朝上的硬币数是面朝上的硬币数是 否会存在某种规律否会存在某种规律 性呢性呢? (微观微观

2、宏观宏观) 大量气体分子的运大量气体分子的运 动是否存在一定的动是否存在一定的 规律规律 类比类比 (微观微观 宏观宏观) 类比类比 单个气体分子的运单个气体分子的运 动是无规则的动是无规则的 思路思路: 四枚硬币四枚硬币,每投掷一次每投掷一次 ,正面朝上的硬币数是正面朝上的硬币数是 不确定的不确定的 投掷很多次后投掷很多次后,正面朝正面朝 上的硬币数上的硬币数存在着一存在着一 定的统计规律定的统计规律 大量气体分子的运大量气体分子的运 动也应该存在一定动也应该存在一定 的统计规律的统计规律 (微观微观 宏观宏观) 类比类比 (微观微观 宏观宏观) 类比类比 讨论讨论:上面的实验给我们什么启示

3、上面的实验给我们什么启示? 1 1、个别事件的出现有其偶然性、个别事件的出现有其偶然性 2 2、大量随机事件的整体会表现出一定的规律、大量随机事件的整体会表现出一定的规律 -统计规律统计规律 你能例举一些生活中运用统计规律的实例吗？你能例举一些生活中运用统计规律的实例吗？ 二二. .气体分子运动的特点气体分子运动的特点 （1 1）气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而）气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而 做匀速直线运动，所以一定质量的做匀速直线运动，所以一定质量的气体的分子可以充满气体的分子可以充满 整个容器空间整个容器空间。 （2 2）气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻向着任

4、何）气体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，从总体上看气体分子沿各一个方向运动的分子都有，从总体上看气体分子沿各 个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任在任 一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 速率区间速率区间 (ms-1) 各速率区间的分子数各速率区间的分子数 占总分子数的百分比占总分子数的百分比 0 100以下以下1.4 1002008.1 20030017.0 30040021.4 40050020.4 50060015.1 6007009.2 7008004.

5、5 8009002.0 900以上以上0.9 微观探究 100 微观探究 （3 3）大量气体分子的速率大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈是按一定规律分布，呈“中间中间 多，两头少多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，的分布规律，且这个分布状态与温度有关， 温度升高时，平均速率会增大。温度升高时，平均速率会增大。 三、气体压强的微观意义三、气体压强的微观意义 密闭容器中的气体对器壁有压强，且对密闭容器中的气体对器壁有压强，且对 各个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何各个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何 产生的呢？产生的呢？ L L L 设沿前后、上设沿前后、上 下、左右运动下、

6、左右运动 的粒子各占粒的粒子各占粒 子总数的子总数的1/3 单个粒子碰撞容器壁时所受的平均作用力： 2 mv f L 粒子对右侧壁的总作用力为： 2 3 Nmv F L 因为粒子碰撞而产生的压强为： 22 3 33 FNmvNmv P SLV 分子质量分子质量 分子速率分子速率 分子数密度分子数密度 分子的平均动能分子的平均动能 宏观角度宏观角度体积体积温度温度 微观角度微观角度 4.影响气体压强的两个因素影响气体压强的两个因素: : 你认为气体压强的大小你认为气体压强的大小微观上微观上与什么有关与什么有关? 并类比说明原因。并类比说明原因。 大气压大气压宏观来看是由于大气层的重力产生，微宏观

7、来看是由于大气层的重力产生，微 观来看是空气分子撞击物体表面产生观来看是空气分子撞击物体表面产生 液体液体压强由液体的压强由液体的重力重力产生，完全失重状态下产生，完全失重状态下 液体压强消失液体压强消失 气体气体压强由气体分子的无规则运动持续压强由气体分子的无规则运动持续撞击撞击容容 器壁产生，与气体状态无关器壁产生，与气体状态无关 五、气体、液体压强与大气压的区别五、气体、液体压强与大气压的区别 二、气体温度的微观意义二、气体温度的微观意义 1.1.氧气分子的速率分布图象特点：氧气分子的速率分布图象特点： “ “中间多、两头少中间多、两头少” 温度升高时，速率大的分子数增加温度升高时，速率

8、大的分子数增加 速率小的分子数减少速率小的分子数减少 2.2.微观意义：温度是分子平均动能的标志微观意义：温度是分子平均动能的标志 k EaT a a为比例常数为比例常数 2 , 3 Nmv P V PVNRT 2 31 22 k RTmvE 玻意耳定律的微观解释：玻意耳定律的微观解释： T不变不变 分子平均动能不变，平均每分子平均动能不变，平均每 个分子对器壁的撞击力不变个分子对器壁的撞击力不变 V减小减小分子密度增大分子密度增大 单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多 气体压强增大。气体压强增大。 四、对气体实验定律的微观解释四、对气体实验定律的微观解

9、释 一定质量的气体，一定质量的气体，体积不变体积不变-分子的密集程分子的密集程 度不变度不变温度升高温度升高时，分子的平均动能增加，时，分子的平均动能增加，压强压强 越大越大 2.2.查理定律查理定律( (等容变化等容变化) ) 2 2 1 1 T p T p , ,温度升高温度升高, ,分子的平均动能增大分子的平均动能增大, , 压强有增大的趋势压强有增大的趋势; ; 体积增大体积增大 , ,分子的密集程度减少分子的密集程度减少, , 压强有减小的趋势压强有减小的趋势. . 当两个相反的趋势相互抵消时当两个相反的趋势相互抵消时, , 一定质量的气体一定质量的气体 则保持则保持压强不变压强不变

10、 3.3.盖盖- -吕萨克定律吕萨克定律( (等压变化等压变化) ) 2 2 1 1 T V T V 例例1 1、在一定温度下，某种理想气体的分子速率、在一定温度下，某种理想气体的分子速率 分布应该是分布应该是 （ ） A A、每个气体分子速率都相等、每个气体分子速率都相等 B B、每个气体分子速率一般都不相等，速率很大、每个气体分子速率一般都不相等，速率很大 和速率很小的分子数目很少和速率很小的分子数目很少 C C、每个气体分子速率一般都不相等，但在不同、每个气体分子速率一般都不相等，但在不同 速率范围内，分子数的分布是均匀的速率范围内，分子数的分布是均匀的 D D、每个气体分子速率一般都不

11、相等，速率很大、每个气体分子速率一般都不相等，速率很大 和速率很小的分子数目很多和速率很小的分子数目很多 B 课堂练习课堂练习 例例2.2.下列关于气体的说法中，正确的是（下列关于气体的说法中，正确的是（ ） A A、由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容、由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容 器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等 B B、气体的温度升高时，所有的气体分子的速率、气体的温度升高时，所有的气体分子的速率 都增大都增大 C C、一定体积的气体，气体分子的平均动能越大，、一定体积的气体，气体分子的平均动能越大， 气体的压强就越大气体的压强就越

12、大 D D、气体的分子数越多，气体的压强就越大、气体的分子数越多，气体的压强就越大 C 例例3.对于一定质量的气体，如果保持气体对于一定质量的气体，如果保持气体 的体积不变，温度升高，那么下列说法中的体积不变，温度升高，那么下列说法中 正确的是（正确的是（ ） A气体的压强增大气体的压强增大 B单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数 增多增多 C每个分子的速率都增大每个分子的速率都增大 D气体分子的密度增大气体分子的密度增大 AB 例例4.对于一定量的理想气体，下列四个论述中对于一定量的理想气体，下列四个论述中 正确的是（正确的是（ ） A当分子热运动变剧烈时，压

13、强必变大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，压强必变大当分子间的平均距离变大时，压强必变大 B 小结：小结： 一一. .气体分子运动的特点气体分子运动的特点 1、气体分子可以在自由移动，从而可以充满任何容器、气体分子可以在自由移动，从而可以充满任何容器 2 2、从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量、从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量 分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等

14、的。分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 3.3.氧气分子的速率分布图象特点：氧气分子的速率分布图象特点：“中间多、两头少中间多、两头少” 二、气体温度的微观意义二、气体温度的微观意义-温度是分子平均动能的标志温度是分子平均动能的标志 三、气体压强的微观意义三、气体压强的微观意义 1.气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 2.影响气体压强的两个因素影响气体压强的两个因素: : 四、对气体实验定律的微观解释四、对气体实验定律的微观解释 气体分子的平均动能气体分子的平均动能 气体分子的密集程度气体分子的密集程度 -温度温度

15、 -体积体积 1 1、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ） A A、气体体积就是每个气体分子体积之和、气体体积就是每个气体分子体积之和 B B、气体压强的大小，只取决于分子平均速率、气体压强的大小，只取决于分子平均速率 C C、温度升高，气体分子中速率小的分子数减、温度升高，气体分子中速率小的分子数减 少，速率大的分子数增多，分子平均速率增大少，速率大的分子数增多，分子平均速率增大 D D、一定量的气体，温度一定，体积减小，分、一定量的气体，温度一定，体积减小，分 子密度增大子密度增大 CD 2 2、气体的压强是由下列那种原因、气体的压强是由下列那种原因 造成的造成的 （ ） A A、气

16、体分子对器壁的吸引力、气体分子对器壁的吸引力 B B、气体分子对器壁的碰撞力、气体分子对器壁的碰撞力 C C、气体分子对器壁的排斥力、气体分子对器壁的排斥力 D D、气体的重力、气体的重力 B 3.对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ ） A压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大 B压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大 C压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大 D压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大 A 4 4、在一定温度下，当一定量气体的