第4节气体热现象微观意义

1、第4节气体热现象微观意义实际气体在压强很大时不能遵守玻意耳定律的原因，从分子运动论的观点来分析，有下述两个方面(1)分子本身占有一定的体积分子半径的数量级为1010 m，把它看成小球，每个分子的固有体积约为41030 m3.在标准状态下，1 m3气体中的分子数n0约为31025，分子本身总的体积为n0V约为1.2104，跟气体的体积比较，约为它的万分之一，可以忽略不计当压强较小时，由于分子本身的体积可以忽略不计，因此实际气体的性质近似于理想气体，能遵守玻意耳定律当压强很大时，例如p1000105 Pa，假定玻意耳定律仍能适用，气体的体积将缩小为原来的千分之一，分子本身的总体积约占气体体的1/1

2、0.在这种情况下，分子本身的体积就不能忽略不计了由于气体能压缩的体积只是分子和分子之间的空隙，分子本身的体积是不能压缩的，就是说气体的可以压缩的体积比它的实际体积小由于这个原因，实际气体当压强很大时，实测的pV值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏大 (2)分子间有相互作用力 实际气体的分子间都有相互作用，除了分子相距很近表现为斥力外，相距稍远时则表现为引力，距离再大，超过几十纳米(纳米的符号是nm,1 nm109 m)时，则相互作用力趋于零 当压强较大时，气体分子间距离较大，分子间相互作用力可以不计，因此实际气体的性质近似于理想气体但当压强很大时，分子间的距离变小，分子间的相互吸引增大于是，靠近

3、器壁的气体分子受到指向气体内部的引力，使分子对器壁的压力减小因而气体对器壁的压强比不存在分子引力时的压强要小因此，当压强很大时，实际气体的实测pV值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏小 上述两个原因中，一个是使气体的pV实验值偏大，一个是使气体的pV实验值偏小在这两个原因中，哪一个原因占优势，就向哪一方面发生偏离这就是实际气体在压强很大时不能严格遵守玻意耳定律的原因同样，盖吕萨克定律和查理定律用于实际气体也有偏差1从微观角度看，物体的热现象是由大量分子的热运动所决定的，遵从一定的_2气体分子间的距离比较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力而做_运动，因而气

4、体能_空间3_是分子平均动能的标志4从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的_，一个是分子的_答案：1统计规律 2匀速直线充满它能达到的整个3温度 4平均动能密集程度5玻意耳定律的微观解释：分子的_是一定的，体积减小时，分子的密集程度_，气体的压强就增大6查理定律的微观解释：分子的_保持不变，温度升高时，分子的平均动能_，气体的压强就_7盖吕萨克定律的微观解释：温度升高时，分子的_增大，只有气体的_同时增大，使分子的_减小，才能保持压强不变答案： 5平均动能增大6密集程度增大增大7平均动能体积密集程度气体分子运动的特点气体分子运动的特点1气体分子之间的距离很大，大约是分子直

5、径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动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3每个气体分子都在做永不停息的运动，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4气体分子的热运动与温度的关系(1)温度越高，分子的热运动越激烈(2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能 成正比，即：Ta (式中a是比例常数)，因此可以说，温度是分子平均动能的标志注：理想气体没有分子势能，所以其内能仅由温度决定，温度越高，内能越大，温度越低，内能越小 一定质量的理想气体，在压强不变的

6、条件下，体积增大，则()A气体分子的平均动能增大B气体分子的平均动能减小C气体分子的平均动能不变D条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况解析：一定质量的理想气体，在压强不变时，由盖吕萨克定律 C可知，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大，故A正确答案：A变式迁移变式迁移1关于气体分子的速率，下列说法正确的是()A气体温度升高时，每个气体分子的运动速率一定都增大B气体温度降低时，每个气体分子的运动速率一定都减小C气体温度升高时，气体分子运动的平均速率必定增大D气体温度降低时，气体分子运动的平均速率可能增大解析：温度是所有分子热运动的平均动能的标志温度升高分子的平均动能增大，由 m

7、v2可知，分子的平均速率增大，同时由麦克斯韦气体分子速率分布规律可知，温度升高时，气体分子速率大的分子所占的比率增大，速率小的分子所占的比率减小，故气体分子的平均速率一定增大，故选项C正确而温度降低时则正好相反，故选项D错对每一个分子的运动速率在温度升高时不一定增大，在温度降低时也不一定减小，故选项A、B错误答案：C点评：明确气体分子运动速率的分布规律是对大量分子的统计规律对单个分子是没有意义的气体压强的微观意义气体压强的微观意义 用豆粒做气体分子的模型，可以演示气体压强产生的机理 把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动情况 再从相同高度把100粒或

8、者更多的豆粒连续地倒在秤盘上(上图)，观察指针的摆动情况 使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上，观察指针的摆动情况1气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力2产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力3决定因素：一定气体的压强大小，微观上决定于分子的平均动能和单位体积内的分子数；宏观上决定于气体的温度T和体积V. 封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A气体的密度增大B气体的压强增大C气体分子的平均动能减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多解析：由理想气体状态方程可知，当体积不变时， 常数，T升高时，压强增大，

9、B正确由于体积不变，分子密度不变，而温度升高，分子的平均动能增加，所以单位时间内，气体分子对容器器壁碰撞次数增多，D对，A、C错答案：BD变式迁移变式迁移2一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子运动理论观点来分析，这是因为()A气体分子的平均动能增大B单位时间内，器壁单位表面积上分子碰撞的次数增多C气体分子数增加D气体分子数的密度加大解析：等温变化，分子平均动能不变，即气体分子每次撞击器壁的冲力不变；而体积减小，分子密度增加，器壁单位时间单位面积上撞击的分子数多，所以压强增大B、D正确答案：BD对气体实验定律的微观解释对气体实验定律的微观解释1玻意耳定律一定质量的气体，温度

10、保持不变时，分子的平均动能是一定的在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大2查理定律一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大3盖吕萨克定律一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变 如右图所示，一定质量的理想气体由状态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() 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少 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解析：从p V图象中的AB图线可知，气体状态

11、由A变到B为等容升压，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟绝对温度成正比选项A中温度不变是不对的，应该是压强增大温度升高气体的温度升高，内能增加，选项B对气体的温度升高，分子平均速率增加，故选项C错气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故选项D是错误的答案：B变式迁移变式迁移3.对一定质量的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B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D压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大解析：体积增大，分子密集程度减小，单位时间对器壁碰撞次数减少，压强增大，说明分子对单位面积器壁的作用力增大，这说明分子的平均动能增大，选项A是正确的，选项B错误在C、D两种说法中，都不能确定分子的平均动能是增大还是减小.综上所述，正确选项