1.3 分子运动速率分布规律-1

3分子运动速率分布规律第一章

分子动理论目录CONTENTS气体分子运动的特点01气体压强的微观解释分子运动速率分布图像0302伽尔顿板实验思考与讨论：(1)从顶部入口放入一个小球时，小球落入下面等宽的狭槽是不是偶然的？

(2)从顶部入口投入大量小球时，这些小球落入狭槽的分布情况有没有什么规律？

(3)生活中还有那些类似现象？情况1情况2情况3情况45种情况均是随机事件扔4枚硬币，出现花色的可能情况有几种？情况5分组实验：

每个人都把4枚硬币握在手中,在桌面上随意投掷10次,记录每次投掷是正面朝上的硬币数,统计共10次投掷中有0,1,2,3,4枚硬币正面朝上的次数各是多少,将结果填在以下表格中

4枚硬币中正面朝上的硬币枚数

01234小组一的数据

小组二的数据

全班的数据

思考与讨论：(1)从刚才的小实验，硬币正面朝上和朝下是一个偶然事件还是必然事件？

(2)随着实验次数的增加，你发现了什么样的规律？(3)这个规律成立的前提条件是什么？(4)你还能举出哪些类似的例子？(5)这些事例给了你哪些启发，你认为如何研究气体分子运动规律？单个气体分子的运动是无规则的研究气体分子运动的特点思路:四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不确定的投掷多次后,正面朝上的硬币数存在着一定的统计规律大量气体分子的运动也应该存在一定的统计规律(微观宏观)类比(微观宏观)类比热现象气体分子运动的特点01思考与讨论(1)气体分子的大小相对于气体分子间的空隙来说很小，我们研究气体分子运动的性质时，可否将气体分子看成质点？

(2)气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的运动性质是怎样的？

(3)为什么说气体分子的运动是杂乱无章的？

(4)试分析总结气体分子运动的特点？

(1)气体分子的大小相对于气体分子间的空隙来说很小，我们研究气体分子运动的性质时，可否将气体分子看成质点？

气体分子间的空隙大约是气体分子直径的10倍左右，所以我们可以认为气体分子的大小相对于气体分子间的空隙来说很小，在研究气体分子的运动时，可以把气体分子看成质点。（2）气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的运动性质是怎样的？

由于气体分子间的空隙比较大，气体分子间的作用力很弱，所以除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力而做匀速直线运动。（3）为什么说气体分子的运动是杂乱无章的？

①气体分子做匀速直线运动，气体能充满它能达到的整个空间。②气体分子的数密度十分巨大，分子之间频繁地碰撞，每个分子速度的大小和方向频繁地改变。③在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有。（4）试分析总结气体分子运动的特点？

①对某个分子而言，分子在做匀速直线运动，在某一时刻，沿着什么方向、以多大的速率运动都具有偶然性。②对于大量分子而言，分子的运动具有规律性，即在某一时刻，向着任何方向运动的分子都有，且向着各个方向运动的分子数目近似相等。③大量分子的集体行为具有统计规律。分子运动速率分布图像02

下表是氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况。氧气分子的速率分布图

观察图表，思考一下，0℃和100℃氧气分子的速率有什么特点？(1)两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的。(2)分子速率呈现“中间多、两头少”的分布。(3)温度升高时，速率大的分子数增加，速率小的分子数减少。特点总结：(4)图线与横轴所围面积相等，都等于1。气体压强的微观解释03

从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。1.气体压强产生的原因气体分子受到的冲量：气体分子受到的作用力：器壁受到的作用力：2.器壁所受作用力大小模拟气体压强产生的机理3.模拟实验现象：（1）单颗豆粒给秤盘的压力很小，作用时间很短，豆粒对秤盘的撞击是间断的。（2）大量豆粒对秤盘的频繁碰撞，对秤盘产生了一个持续的相对均匀的压力。（3）高度增大，豆粒落到秤盘上时的动能增大，秤盘受到的压力增大，压强增大。（4）高度不变，豆粒落到秤盘上时的动能不变，豆粒的密度增大，秤盘受到的压力增大，压强增大。4.模拟与类比一个分子撞击容器壁的过程与之类似一颗豆子多颗豆子对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的多数气体分子连续不断的撞击容器壁的过程与之类似对于大量分子总的作用来说，就表现为连续的和均匀的5.气体压强微观解释（1）容器内气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子对器壁产生的作用力越大；（2）容器内气体分子的数密度越大，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多，平均作用力越大。6.气体压强宏观因素（1）与温度有关：温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大；（2）与体积有关：体积越小，气体分子的数密度越大，气体的压强越大。课堂练习051．下列说法正确的是（）A．气体对容器壁的压强就是大量气体分子作用在容器壁单位面积上的平均作用力B．气体对容器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在容器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均速率减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大A【答案】A【详解】A．气体压强为气体分子对容器壁单位面积的撞击力，故A正确；B．单位时间内的平均作用力不是压强，故B错误；CD．气体压强的大小与气体分子的平均速率、气体分子密集程度有关，故CD错误。故选A。2．如图所示为某一定质量的气体分子在两种不同温度下的速率分布图象，下列说法中不正确的是（）A．图中状态①的气体分子平均动能比状态②的大B．图中状态①曲线下的面积比状态②曲线下的面积一样C．图中曲线给出了任意速率区间的某气体分子数占总分子数的百分比D．此气体若是理想气体，则在图中状态①的内能比状态②的内能小D【答案】D【详解】A．由图可知，①中速率大分子占据的比例较大，则说明①对应的平均动能较大，故A正确，不符题意；B．因气体分子的总量一定，则按照各速率区间的分子数百分比分布的总和为100%，故图中状态①曲线下的面积和状态②曲线下的面积相等为1，故B正确，不符题意；C．图中曲线给出了任意速率区间的某气体分子数占总分子数的百分比，故C正确，不符题意；D．此气体若是理想气体，则内能只与温度有关，而①对应的温度较高，所以在图中状态①的内能比状态②的内能大，故D错误，符合题意。故选D。3．一定质量的理想气体密闭在容器中，不同温度下各速率区间分子数占分子总数比例f(v)随速率v分布图像如图所示，则下列说法正确的是（）A．如果气体体积不变，则温度T2时气体分子撞到器壁单位面积上平均作用力比T1时小B．温度T1时气体压强一定比温度T2时气体压强小些C．图中热力学温度T1<T2D．图中热力学温度T1>T2C【答案】C【详解】CD．由图可知，T2中速率大的分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，所以T2对应的温度较高，即T1<T2选项C正确，D错误；A．如果气体体积不变，则分子密度不变，温度T2时分子平均动能大，气体分子撞到器壁单位面积上平均作用力比T1时大，选项A错误；B．由于不知体积是否发生变化，所以温度T1时气体压强不一定比温度T2时气体压强小，选项B错误。故选C。4．关于气体的压强，下列说法中正确的是（）A．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B．气体分子的平均速率减小，气体的压强一定减小C．气体的压强是由于大量气体