《高中物理 8.4气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 8.4气体热现象的微观意义课件 新人教版选修33（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 气体热现象的微观意义1.1.初步了解什么是初步了解什么是“随机事件随机事件”和和“统计规律统计规律”，知道气体分，知道气体分子的运动遵循统计规律子的运动遵循统计规律. .2.2.知道气体分子运动的特点知道气体分子运动的特点. .3.3.理解气体压强的微观意义理解气体压强的微观意义. .4.4.知道三个气体实验定律的微观解释知道三个气体实验定律的微观解释. . 重点：重点：1.1.气体压强的微观意义气体压强的微观意义. . 2. 2.气体实验定律的微观解释气体实验定律的微观解释. .难点：用气体压强的微观意义及气体实验定律的微观解释解答难点：用气体压强的微观意义及气体实验定律的微观解释解答有
2、关问题有关问题. . 一、随机性与统计规律一、随机性与统计规律1.1.必然事件：在一定条件下必然事件：在一定条件下_出现的事件出现的事件. .2.2.不可能事件：在一定条件下不可能事件：在一定条件下_出现的事件出现的事件. .3.3.随机事件：在一定条件下随机事件：在一定条件下_出现，也出现，也_不出现的事件不出现的事件. .4.4.统计规律：大量统计规律：大量_的整体表现出的规律的整体表现出的规律. .必然必然不可能不可能可能可能可能可能随机事件随机事件【想一想想一想】抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律
3、？掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？提提示示：次次数数较较少少时时，正正面面向向上上或或向向下下完完全全是是偶偶然然的的，但但次次数数很很多时，正面向上或向下的概率是相等的多时，正面向上或向下的概率是相等的. .二、气体分子运动的特点二、气体分子运动的特点1.1.气体分子运动的三个特性气体分子运动的三个特性（1 1）理想性：气体分子间距离比较大，分子间的作用力很）理想性：气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做_运动，因而气体能充满它能达到的整个空间运动，因而气体能充满它能达到的整个空间.
4、 .（2 2）现实性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度）现实性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动大小和方向频繁地改变，分子的运动_._.匀速直线匀速直线杂乱无章杂乱无章（3 3）规律性）规律性分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动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，而且向着各个方向运动的气体分子数目都的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目都_._.气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“_”的分布规律的分布规律. .2.2.气体分子的热
5、运动与温度的关系气体分子的热运动与温度的关系（1 1）温度）温度_,_,分子的热运动越剧烈分子的热运动越剧烈. .（2 2）理想气体的热力学温度）理想气体的热力学温度T T与分子的平均动能与分子的平均动能 成正比，成正比，即即: : （式中（式中a a是比例常数），因此可以说，是比例常数），因此可以说，_是分子平是分子平均动能的标志均动能的标志. .相等相等中间多、两头少中间多、两头少越高越高温度温度【想一想想一想】随着温度的升高，所有气体分子运动的速率都增大随着温度的升高，所有气体分子运动的速率都增大吗？吗？提提示示：不不是是. .温温度度升升高高，有有的的气气体体分分子子运运动动速速率率增
6、增大大，有有的的气气体分子运动速率减小，但所有气体分子的平均速率增大体分子运动速率减小，但所有气体分子的平均速率增大. .三、气体压强的微观意义三、气体压强的微观意义1.1.气体压强的产生：大量气体分子频繁地气体压强的产生：大量气体分子频繁地_而产生的而产生的. .2.2.影响气体压强的两个因素影响气体压强的两个因素（1 1）气体分子的）气体分子的_._.（2 2）分子的）分子的_._.碰撞器壁碰撞器壁平均动能平均动能密集程度密集程度【判一判判一判】（1 1）气体的压强是由气体受到的重力产生的）气体的压强是由气体受到的重力产生的. .（ ）（2 2）气体的压强是由气体分子间的相互作用（引力和斥
7、力）气体的压强是由气体分子间的相互作用（引力和斥力）产生的产生的. .（ ）（3 3）气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的）气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的. .（ ）提示：提示：大量气体分子频繁地碰撞器壁产生气体压强，气体的压大量气体分子频繁地碰撞器壁产生气体压强，气体的压强与气体所受重力及分子间的相互作用力无关强与气体所受重力及分子间的相互作用力无关. .故（故（1 1）、）、（2 2）错误，（）错误，（3 3）正确）正确. .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1.1.玻意耳定律：一定质量的气体玻意耳定律：一定质量的气体, ,温度保持不变时温度保持
8、不变时, ,分子的分子的_是一定的是一定的. .在这种情况下在这种情况下, ,体积减小时体积减小时, ,分子的分子的_增大增大, ,气体的压强就增大气体的压强就增大. .2.2.查理定律：一定质量的气体查理定律：一定质量的气体, ,体积保持不变时体积保持不变时, ,分子的分子的_保持不变保持不变. .在这种情况下在这种情况下, ,温度升高时温度升高时, ,分子的分子的_增大增大, ,气体的压强就增大气体的压强就增大. .3.3.盖盖吕萨克定律：一定质量的气体吕萨克定律：一定质量的气体, ,温度升高时温度升高时, ,分子的分子的_增大增大. .只有气体的体积同时增大只有气体的体积同时增大, ,使
9、分子的使分子的_减减小小, ,才能保持压强不变才能保持压强不变. .平平均动能均动能密集程度密集程度密集密集程度程度平均动能平均动能平平均动能均动能密集程度密集程度【想一想想一想】从宏观上看，气体的压强与气体的温度和体积有关，从宏观上看，气体的压强与气体的温度和体积有关，从微观上看，气体的压强由哪两个因素共同决定？从微观上看，气体的压强由哪两个因素共同决定？提提示示：从从微微观观上上看看，气气体体的的压压强强由由气气体体分分子子的的平平均均动动能能和和分分子子的密集程度决定的密集程度决定. . 从微观因素分析压强问题的方法从微观因素分析压强问题的方法【探探究究导引导引】中央电视台在中央电视台在
10、“科技之光科技之光”栏目中曾经播放过这样一个节目：栏目中曾经播放过这样一个节目：把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖并拧紧，人马上撤离现场，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖并拧紧，人马上撤离现场，一会只听一会只听“砰砰”的一声，饮料瓶爆炸的一声，饮料瓶爆炸上述现象中液氮吸热后变成气态，请思考：上述现象中液氮吸热后变成气态，请思考：（1 1）饮料瓶内气体分子运动的平均动能怎样变化？）饮料瓶内气体分子运动的平均动能怎样变化？（2 2）饮料瓶为何会爆炸？）饮料瓶为何会爆炸？ 【要点整合要点整合】1.1.气体压强的产生：单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是气体压强的产生：单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大
11、量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力. .所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力作用在器壁单位面积上的平均作用力. . 2.2.决定气体压强大小的因素决定气体压强大小的因素（1 1）微观因素）微观因素气体分子的密集程度：气体分子密集程度（即单位体积内气气体分子的密集程度：气体分子密集程度（即单位体积内气体分子的数目）越大体分子的数目）越大, ,在单位时间内在单位时间内, ,与单位面积器壁碰撞的分与单位面积器壁碰撞的分子数就越多子
12、数就越多, ,气体压强就越大气体压强就越大. .气体分子的平均动能：气体的温度高气体分子的平均动能：气体的温度高, ,气体分子的平均动能气体分子的平均动能就大就大, ,每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就大的冲力就大; ;从另一方面讲从另一方面讲, ,分子的平均速率大分子的平均速率大, ,在单位时间内在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多器壁受气体分子撞击的次数就多, ,累计冲力就大累计冲力就大, ,气体压强就越气体压强就越大大. . （2 2）宏观因素）宏观因素与温度有关：温度越高，气体的压强越大与温度有关：温度越高，气体
13、的压强越大. .与体积有关：体积越小，气体的压强越大与体积有关：体积越小，气体的压强越大. . 【特特别别提醒提醒】（1 1）气体压强与大气压强不同，大气压强由重）气体压强与大气压强不同，大气压强由重力产生，并且随高度增大而减小力产生，并且随高度增大而减小. . （2 2）气体压强与分子的密集程度和分子的平均动能有关，而）气体压强与分子的密集程度和分子的平均动能有关，而与气体的重力无关与气体的重力无关. . 【典例典例1 1】（20122012厦门高二检测）下列说法正确的是（厦门高二检测）下列说法正确的是（ ）A A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积气体对器壁的压强就是大量气体
14、分子作用在器壁单位面积上的平均作用力上的平均作用力B B气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力上的平均作用力C C气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D D单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：关键点关键点（1 1）气体压强由大量分子频繁碰撞器壁产生）气体压强由大量分子频繁碰撞器壁产生. .（2 2）影响气体压强的因素有分子的密集程度和分子平
15、均动能）影响气体压强的因素有分子的密集程度和分子平均动能. . 【规范解答规范解答】选选A.A.气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故力，故A A正确；平均作用力不是压强，正确；平均作用力不是压强，B B错误；气体压强的大小错误；气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故C C、D D错错. . 【总结提升总结提升】气体压强的分析技巧气体压强的分析技巧（1 1）明明确确气气体体压压强强产产生生的的原原因因大大量量做做无无规规则则运运动动的的分分子子对对器器壁壁频频繁繁、持持续续地地碰碰撞
16、撞. .压压强强就就是是大大量量气气体体分分子子作作用用在在器器壁壁单位面积上的平均作用力单位面积上的平均作用力. .（2 2）明明确确气气体体压压强强的的决决定定因因素素气气体体分分子子的的密密集集程程度度与与平平均动能均动能. .（3 3）只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，）只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化. . 对三个气体实验定律的微观解释对三个气体实验定律的微观解释【探究探究导导引引】如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴
17、晒，车胎极易爆裂，在爆裂前（暴晒过程中内胎容积几乎不变）：裂，在爆裂前（暴晒过程中内胎容积几乎不变）：（1 1）车胎内气体分子的平均动能怎样变化？）车胎内气体分子的平均动能怎样变化？（2 2）车胎内气体的压强怎样变化？）车胎内气体的压强怎样变化？ 【要点整合要点整合】1.1.玻意耳定律玻意耳定律（1 1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小. .（2 2）微观解释：温度不变，分子的平均动能不变）微观解释：温度不变，分子的平均动能不变. .体积越小，体
18、积越小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大气体的压强就越大. .2.2.查理定律查理定律（1 1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大，温度降低，压强减小时，温度升高，压强增大，温度降低，压强减小. .（2 2）微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分）微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增
19、大强增大. .3.3.盖盖吕萨克定律吕萨克定律（1 1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小温度升高，体积增大，温度降低，体积减小. .（2 2）微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的）微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分子密度减小，所以气体的体积增大子密度减小，所以气体的体积增大. .【特别提醒特别提醒】（1 1）一定质量的理想气体分子数一定，体积变）一定质量的理想
20、气体分子数一定，体积变化时，分子密集程度变化化时，分子密集程度变化. .（2 2）气体的压强与分子的平均动能及分子密集程度有关）气体的压强与分子的平均动能及分子密集程度有关. .【典例典例2 2】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.A.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B.B.温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C.C.压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D.D.温度升高，压强和体积都可能不变温
21、度升高，压强和体积都可能不变【思路点拨思路点拨】对气体实验定律的解释要紧紧围绕决定气体压强对气体实验定律的解释要紧紧围绕决定气体压强的两个因素（气体分子的密集程度与分子平均动能）进行分析的两个因素（气体分子的密集程度与分子平均动能）进行分析讨论讨论. .【规范解答规范解答】选选A A、B.B.根据气体压强、体积、温度的关系可知，根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动能增大，选项能增大，选项A A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程
22、度减小，气体的密集程度减小，B B正确；压强不变，温度降低时，体积正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，减小，气体的密集程度增大，C C错；温度升高，压强、体积中错；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，至少有一个发生改变，D D错错. .【温馨提示温馨提示】（1 1）在一定温度下，所有气体分子的速率都呈）在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少中间多、两头少”的分布；（的分布；（2 2）温度越高，速率大的分子）温度越高，速率大的分子所占比例越大；（所占比例越大；（3 3）温度升高，气体分子的平均速率变大，）温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气
23、体分子，速率可能变大，也可能变小，无但具体到某一个气体分子，速率可能变大，也可能变小，无法确定法确定. . 气体分子的速率分布规律是难点气体分子的速率分布规律是难点. .考查内容气体的速率分布【典例典例】如图为一定质量的氧气分子在如图为一定质量的氧气分子在0 0 和和100 100 两种不同两种不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法中正确的是情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法中正确的是（ ）A.A.温度升高，所有分子的运动速率均变大温度升高，所有分子的运动速率均变大B.B.温度越高，分子的平均速率越小温度越高，分子的平均速率越小C.0 C.0 和和100 100 氧气分子的速率
24、分布都呈现氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少中间多、两头少”的分布特点的分布特点D.100 D.100 的氧气与的氧气与0 0 的氧气相比，速率大的分子所占比例较的氧气相比，速率大的分子所占比例较大大 【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：关键点关键点（1 1）热热力力学学统统计计规规律律显显示示气气体体分分子子的的速速率率呈呈现现“中中间间多多、两两头少头少”的分布的分布. .（2 2）温度升高，分子的平均速率增大，速率大的分子所占比）温度升高，分子的平均速率增大，速率大的分子所占比例增大例增大. . 【规范解答规范解答】选选C C、D.D.温度升高了，分
25、子的无规则运动加剧，温度升高了，分子的无规则运动加剧，分子的平均速率变大，但个别分子的运动速率可能变小，故分子的平均速率变大，但个别分子的运动速率可能变小，故A A、B B均错；大量气体分子的速率分布总是呈现均错；大量气体分子的速率分布总是呈现“中间多、两头少中间多、两头少”的规律，的规律，C C正确；温度升高，大多数分子的速率增大，正确；温度升高，大多数分子的速率增大，D D正确正确. . 对气体实验定律的微观解释对气体实验定律的微观解释对一定质量的理想气体，当其发生等温、等压和等容变化时有对一定质量的理想气体，当其发生等温、等压和等容变化时有以下几种情况以下几种情况. .等温变化：温度不变
26、，分子的平均动能不变，若体积增大，则等温变化：温度不变，分子的平均动能不变，若体积增大，则分子的密集程度减小，对单位面积器壁撞击的分子数减少，故分子的密集程度减小，对单位面积器壁撞击的分子数减少，故压强减小；等压变化：当温度升高时，气体分子的平均动能增压强减小；等压变化：当温度升高时，气体分子的平均动能增大，压强有增大的趋势，体积膨胀，而气体分子密集程度减大，压强有增大的趋势，体积膨胀，而气体分子密集程度减小，压强有减小的趋势小，压强有减小的趋势. .两者效果抵消，气体压强保持不变；两者效果抵消，气体压强保持不变；等容变化：气体的体积不变，则气体分子的密集程度保持不变，等容变化：气体的体积不变
27、，则气体分子的密集程度保持不变，当温度升高时，气体分子的平均动能增大当温度升高时，气体分子的平均动能增大. .因此，单位面积上因此，单位面积上器壁的压力会变大，气体的压强将增大器壁的压力会变大，气体的压强将增大. .【案案例例展展示示】一一定定质质量量的的理理想想气气体体在在压压强强不不变变的的条条件件下下，体体积积增大，则（增大，则（ ）A.A.气体分子的平均动能增大气体分子的平均动能增大B.B.气体分子的平均动能减小气体分子的平均动能减小C.C.气体分子的平均动能不变气体分子的平均动能不变D.D.条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况【规范
28、解答规范解答】选选A.A.从微观角度来分析，体积增大，气体分子密从微观角度来分析，体积增大，气体分子密集程度减小，要想压强不变，分子平均动能必须增大，即单位集程度减小，要想压强不变，分子平均动能必须增大，即单位时间内撞击器壁的作用力变大，时间内撞击器壁的作用力变大，A A正确正确. .本题也可由盖本题也可由盖吕萨克吕萨克定律得出，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增定律得出，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大大. .易错选项易错选项错错 误误 原原 因因误认为压强不变时，体积增大，分子平误认为压强不变时，体积增大，分子平均速率减小，分子的平均动能减小均速率减小，分子的平均动能减小压强与分子的平均动能有关，误认为压压强与分子的平均动能有关，误认为压强不变，分子的平均动能不变强不变，分子的平均动能不变B BC C【易错分析易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：
