物理鲁科版选修33学案课堂互动第4章第2节气体实验定律的微观解释

/03/3/课堂互动三点剖析一、理想气体从宏观上看，严格遵守3个实验定律的气体叫做理想气体.从微观角度看，理想气体分子可看成没有大小的质点，分子间除了碰撞外，分子间既无引力又无斥力，分子势能为零，其内能只是所有分子热运动动能的总和.理想气体的内能只与气体的温度有关，而与气体体积无关.【例1】下列说法正确的是()A.氢气、氧气、氮气等气体就是理想气体B.理想气体是可以被无限压缩的C.理想气体的分子势能为零D.只有在压强不太大、温度不太低时，实际气体才能当作理想气体来处理解析：氢气是自然界实际存在的气体，而理想气体并不存在，所以氢气、氧气等实验气体永远也成不了理想气体.但是，当压强不太大、温度不太低时，实际气体能较好地符合气体实验定律，这时才可把它们当理想气体看待，因此选项A不正确，选项D正确.由于理想气体分子间无作用力，所以理想气体可被无限压缩且无分子势能，故选项B、C均正确.答案：BCD二、影响气体压强的两个因素压强取决于两个微观因素，一是单位体积内的分子数，另一个是分子的平均动能.对于质量一定的气体，两个微观因素分别对应两个宏观物理量：单位体积的分子数的变化由体积反映出来；分子平均动能大小的变化由气体的温度反映出来.一定质量气体的状态变化规律都可以从这两个宏观因素对压强的影响得到解释.总之，从微观上看，气体压强的大小跟两个因素有关：一是气体分子的平均动能，另一个是单位体积内的分子数(即分子密集程度).从宏观上看，气体压强与温度和体积有关.【例2】下列说法中正确的是()A.气体的压强是由气体分子的重力引起的B.气体的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的C.气体的压强由封闭气体的物体的形状所决定D.气体的压强与气体热运动的状态有关解析：气体分子永不停息地做无规则的热运动，频繁地碰撞容器的器壁，会对器壁产生压强.不是因为气体分子的重力引起的，A错，B对.气体分子是大量的.尽管每个分子的运动毫无规则，但大量气体分子的频繁碰撞，使气体分子对器壁的每个位置的压强都相同，因此与容器的形状无关，C错.分子运动的能量大小决定对器壁的撞击力大小，又因为分子运动的能量与分子热运动的状态有关，所以气体的压强与气体热运动的状态有关，D对.答案：BD三、气体实验定律的微观解释(1)玻意耳定律的微观解释从微观角度看，一定质量的理想气体分子总数不变.由于温度是分子热运动平均动能的标志，温度保持不变时，分子平均动能也保持不变.当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，气体的压强也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小.(2)查理定律的微观解释从微观角度看，一定质量的理想气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变.当温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小.(3)盖·吕萨克定律的微观解释从微观角度看，当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数相应地减少，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大；当气体的温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强减小，为保持气体压强不变，单位体积的分子数相应增大，若分子总数保持不变，气体的体积必然减小.【例3】对于一定质量的气体，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，压强必变大解析：当分子的热运动变剧烈时，分子的平均动能变大，使气体产生的压强有增大的趋势；如果同时气体的体积也增大，这将使分子的密集程度减小，使气体的压强有减小的趋势.因此，只告诉分子的热运动变剧烈这一条件，气体的压强是变大、变小还是不变是不确定的.同理，当分子间的平均距离变大时，分子的密集程度减小，使气体的压强有减小的趋势；若同时气体的温度升高，分子的平均动能增大，使气体的压强有增大的趋势.显然在只知道分子间的平均距离增大的情况下，无法确定压强的变化结果.答案：B点评：气体压强的变化取决于两个因素，若认为两个因素之一发生变化，压强就会发生变化，就会错选答案.所以深刻地理解决定气体压强的微观因素是解决问题的前提条件.各个击破类题演练1下列说法正确的是()A.理想气体严格遵守气体实验定律B.从微观角度看，理想气体的分子还是有一定体积的C.自然界中不存在理想气体，因此研究理想气体无任何价值D.理想气体的内能与气体所含的分子总数和气体的温度有关答案：AD变式提升1关于气体分子运动的特点,下列说法正确的是()A.任一时刻,气体分子沿各方向运动的机会是均等的B.在某一温度下,气体内所有分子的速率都是相等的C.在一定温度下,某种气体分子的速率分布是确定的D.当温度升高时,每个气体分子的速率都一定变大解析：分子运动的无规则性导致某个分子向什么方向运动完全是偶然的，向各个方向运动的可能性是一样的.在同一温度下,每个分子的速率不一定相等,但大量分子整体上的速率却有一定规律.正确选项为A、C.答案：AC类题演练2关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是()A.是由气体受到的重力所产生的B.是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的C.压强的大小只决定于气体质量的大小D.容器运动的速度越大，气体的压强也就越大解析：气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的.它与气体分子每次碰撞的动量改变量有关.与单位时间内碰撞的次数有关，所以与气体的平均动能和单位体积中的分子数目有关(与气体的整体机械运动无关)，所以，只有B选项正确.答案：B变式提升2关于气体压强的产生,下列说法正确的是()A.某个气体分子不断地碰撞器壁,使器壁受到一个持续的压力,就产生压强B.温度越高,每个气体分子的动能就越大,碰撞器壁时对器壁的作用力就越大C.甲、乙容器,若它们所装气体的温度相同,则气体的压强一定相同D.单位时间内大量分子对单位面积器壁的总冲力就等于气体的压强解析：气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的,A错.温度越高,分子的平均动能越大,B错.温度相同时压强不一定相同,还与体积和物质的量有关,C错.只有D正确.答案：D类题演练3一定质量的气体，下列叙述正确的是…()A.如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大B.如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大C.如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大D.如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大解析：气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的.选项A、D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知，分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项A、C、D都不对.气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现，所以选项B正确.答案：B变式提升3用活塞压缩绝热气缸里的空气，越往下压所需的压力越大，这是因为…()A.分子间距离变小，斥力变大的缘故B.单位体积内分子数增多，相同时间内分子碰撞活塞的次数增多C.空气体积减小,压强增大D.空气温度升高,分子运动变剧烈,碰撞活塞时给活塞的撞击力增大解析：不要把气