分子动理论气体变化

《分子动理论气体变化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子动理论气体变化（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1、物体是由大量分子组成的。2、分子永不停息地做无规则运动。3、分子之间有相互作用力。分子动理论：第七章 分子动理论一、物体是由大量分子组成的在热学中由于原子、离子、或分子做热运动时遵从相 同的规律，所以在物理上统称为分子. 1分子大小的估测单分子油膜法水油酸分子dC17H33-COOH烃基- C17H33-:排水性羧基-COOH：亲水性V:一滴油酸 的体积S:油膜面积2阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁 体会分子“数量”之大已知水的密度=1.0103kg/m3，水的摩尔质量M=1.810-2kg/mol，水 分子的直径为410-10m，则阿伏加德罗常数为多少？二、阿伏加德罗常数NA

2、：1摩尔（mol）任何物质所含的微粒数1阿伏加德罗常数的测定:近似处理：认为分子与分 子紧密排列。已知物体的摩尔体积VA ，可求出分子的体积V03、分子模型的建立设 NA为阿伏加德罗常数，VA为物质的摩尔体积（1）球体模型 把分子视为紧密排列的球形 分子，可估算分子直径为：（2）立方体模型把分子所占有空间视为立方体， 可估算分子间平均距离为：一般用于固 体、液体。一般用于气体例、若以表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气 的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏 加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积， 下面是四个关系式： ，其中A、和都是正确的 B、和都是正确的 C、和

3、都是正确的 D、和都是正确的B第二节 分子的热运动布朗运动扩散现象指不同物质能够彼此进入对方的现象。 事实上，气体、液体、固体都存在扩散现象。 （例如：把煤炭放在墙角，过段时间墙会变黑）物体的分子能够向周围区域进行扩散并不是由 于重力（或对流）的作用，而是物体本身的分子作 永不停息的无规则运动的结果。问题：扩散现象的原因是什么？应用：向半导体中掺入其他元素、制成透析膜， 分离物质，如人工血液透析机。 腌咸菜。 特点：运动极不规则颗粒越小，布朗运动越明显； 运动永不停息； 温度越高，布朗运动越激烈。 为什么颗粒越小，布朗运动越明显？颗粒越小每一瞬间受到液体分子撞击的数目少受力极易不平衡颗粒越大同

4、时跟它撞击的分子数多受力的平均效果互相平衡质量大，惯性大运动状态难改变特点：运动极不规则； 颗粒越小，布朗运动越明显； 运动永不停息； 温度越高，布朗运动越激烈。 布朗运动的本质：本身不是分子的无规则运动，但它反映 了液体分子永不停息地做无规则运动（热运动）。三、分子间的相互作用力4分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分 子力是分子引力和斥力的合力（分子力）3分子间存在相互作用的斥力.一、分子间存在相互作用力 2分子间存在相互作用的引力如：压紧的铅块结合在一起，它们不易被拉开.又如：固体和液体很难被压缩.1.分子间存在空隙如：气体容易压缩水和酒精混合后总体积会减小。压在一直的金和铅片，各

5、自的 分子能扩散到对方的内部。分子间存在着空隙，但大 量分子能聚而成形。二、分子引力和斥力的大小与什么因素有关？1、当分子间的距离为r0时， F斥 =F引，分子力F=0， r0为平衡位置， r0的数量级约为10-10m2、当分子间的距离小于r0时，引力 和斥力都增大，但斥力增大的更快， 因而分子间的作用力表现为斥力。 3、当分子间的距离大于r0时，虽然引 力和和斥力都减小，但斥力减小得更 快，因而分子间作用力表现为引力。4、当分子间的距离r10 r0分子间 作用力可以忽略不计。分子间相互作用力是由原子 内带正电的原子核和带负电的 电子间相互作用而引起的例、如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分

6、子 位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间 距离的关系如图中曲线所示，F0为斥力，Fr0时，分子间的相互作用表现为引力，要增 大分子间的距离必须克服引力做功， 因此，分子势能随分子间的距离增大而增大 .取分子间距离是无限远时分子势能为零值3决定分子势能的因素。 从微观上看：当 rr0时，分子势能随分子间距离 的减小而减小。当rT12等温线：例、如图所示，水银柱的长度为19cm，大气压 强为1atm（相当于76cm高的水银柱产生的压 强）,玻璃管是粗细均匀的,玻璃管开口向上竖 直放置时,被封闭的气柱长15cm;保持温度不变时，把玻璃管开口竖直向下放置时（水银没有 溢出管外）,被封闭的气柱的

7、长度是多少？ 例、横截面积为积为 S的气缸水平放置，固定不动动 ，气缸壁是导热导热 的，两个活塞A和B将气缸分隔 为为1、2两气室，达到平衡时时1、2两气室体积积之 比为为3：2，如图图所示，在室温不变变的条件下， 缓缓慢推动动活塞A，使之向右移动动一段距离d，求 活塞B向右移动动的距离，不计计活塞与气缸壁之间间 的摩擦。2d/5 解：因气缸水平放置，又不计活塞的摩擦，故平衡时两气室内的压强必 定相等，设初态时气室内压强为P0，气室1、2的体积分别为V1、V2； 在活塞A向右移动d的过程中活塞B向右移动的距离为x；最后气缸内压 强为p。因温度不变，分别对气室1和气室2的气体运用玻意耳定律，得

8、气室1：P0V1=P(V1-Sd+Sx) 气室2：P0V2=p(V2-Sx) 由两式解得 由 ，得 第二节气体的等容变化和等压变化查理定律、盖吕萨克定律1、查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的 情况下，压强p与热力学温度T成正比（ p T ） （1）查理定律是实验定律，由查理通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，体积不变表达式：（3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关注：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比 （4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同 的温度，所增加（或减小）的压强是相同的 （5）解题时前后两状态压强的单位要统一2等容线 （l）等容线：一定

9、质量的某种气体在等容变化过程中， 压强p跟热力学温度T的正比关系在pT在直角坐标系 中的图象叫做等容线 （2）一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐 标原点，斜率反映体积大小，如图所示（3）一定质量气体的等容线的物理意义不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温 度下，压强大的体积小）如图所示，V2V1打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破;水瓶塞子会迸出来例、两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相 通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为 100C和200C，水银柱在管中央平衡，如果两边 温度都升高100C，则水银将 （ ）A、向左移动 B、向右移动 C、不动 D、无法确定应用:B1盖吕

10、萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不 变的情况下，体积V与热力学温度成正比（ V T ） .（1）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕 萨克通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，压强不变表达式：（3）在V/T=C中的C与气体的压强、摩尔数有关注：V与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比 （4）一定质量的气体在等压时，升高（或降低）相同 的温度，所增加（或减小）的体积是相同的 （5）解题时前后两状态体积的单位要统一2等压线 （1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中 ，体积V与热力学温度T的正比关系在VT直角坐标 系中的图象叫做等压线 （2）一定质量气体的等压线的VT图象，

11、其延长线经 过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示（3）一定质量气体的等压线的物理意义不同体积下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温 度下，体积大的压强小）如图所示，P2P1例、如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置 ，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不 规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处 设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时 活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0（p0=1.0105 Pa 为大气压强），温度为300K。现缓慢加热气缸内气体 ，当温度为330K，活塞恰好离开a、b;当温度为360K 时, 活塞上升了4cm。求:(1)活塞的质量;

12、(2)物体A的体积.ba设物体A的体积为V，气体的状态参量为：气体从状态1到状态2为等容过程：得代入数据得 m=4kg气体从状态2到状态3为等压过程：解：ba【问题问题1 1】三大气体实验定律内容是什么？三大气体实验定律内容是什么？公式： pV =C12 2、査理定律：、査理定律：公式：1 1、玻意耳定律：、玻意耳定律：3 3、盖、盖- -吕萨克定律：吕萨克定律：公式：【问题问题2 2】这些定律的适用范围是什么？这些定律的适用范围是什么？温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大. .一.理想气体假设有一种气体，它在任何温度任何温度和任何压强任何压强下都能严格能严格 遵守遵守气体实验定律,我

13、们把这样的气体叫做“理想气体理想气体”理想气体具有那些特点呢？理想气体具有那些特点呢？1、理想气体实际不存在，是一种理想化模型。2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。一定质量一定质量的理想气体的的理想气体的内能内能4、从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力忽略了分子力， 没有分子势能没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。3、从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除弹性碰撞 外无其他作用力，分子本身没有体积分子本身没有体积，即它所占据的空 间认为都是可以被压缩的空间。由由温度决定温度决定 , ,与气体的体积无关与气体的体积无关. .如图所示，一定质量的某种理想气体从A

14、到B经历了一个等 温过程，从B到C经历了一个等容过程。0pVA AB BC CTA=TB如果某种气体的三个状态参量（如果某种气体的三个状态参量（p p、V V、T T ）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？推导过程推导过程: :从AB为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB从BC为等容变化：由查理定律:又TA=TB ； VB=VC解得：一定质量的某种理想气体从A状态到C状态，分别用pA、 VA、TA和pC、VC、TC表示气体在A、C二个状态的状态参量， 那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程1 1、内容

15、：、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变 化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是 压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。2 2、公式：、公式：或3 3、使用条件、使用条件: :一定质量一定质量的某种的某种理想气体理想气体. .注：注：恒量恒量C C由理想气体的由理想气体的质量质量和和种类种类决定，即由理决定，即由理 想气体的想气体的物质的量物质的量决定。决定。例、例、 一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大 气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为 738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至- 3时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际 大气压值为多少毫米汞柱？p1=758-738=20mmHg T2=273+（-3）=270K解得： p=762.2 mmHgp2=p-743mmHg解：以混进水银气压计的空气为研究对象。解：以混进水银气压计的空气为研究对象。初状态：初状态：末状态：末状态：由理想气体状态方程得：由理想气体状态方程得：V1=80Smm3T1=273+27=300 KV2=（738+80）S-743S=75Smm3例、一圆柱形气缸直立在地面上内有一具有质量的而无摩 擦的绝热活塞，把气缸分成容积相同的