2019届二轮复习　气体热现象的微观意义课件（44张）

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　气体热现象的微观意义 [ 考纲下载 ] 　 1. 理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律 . 2 . 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义；知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系 . 3 . 能用气体分子动理论解释三个气体实验定律 . 一、随机性与统计规律 1. 必然事件：在一定条件 下 出现 的事件 . 2. 不可能事件：在一定条件 下 出现 的事件 . 3. 随机事件：在一定条件下可能出现， 也 出现 的事件 . 4. 统计规律： 大量 的 整体表现出的规律 . 必然 不可能 可能不 随机事件 二、气体分子运动的特点 1. 气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的 10 倍左右，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 . 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 . 3. 每个气体分子都在 做 的 无规则运动 . 4. 大量气体分子的速率呈 “ ” 的规律分布 . 自由移动 永不停息 中间多、两头少 相等 三、气体温度的微观意义 1. 温度越高，分子的热运动 越 . 当温度升高时，气体分子的速率分布图 “ 中间多 ” 的这一 “ 高峰 ” 向速率大的方向移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大 . 2. 温度是 分子 的 标志 . 理想气体的热力学温度 T 与分子的平均 动能 激烈 平均动能 四、气体压强的微观意义 1. 气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上 的 _______ . 2. 产生原因：大量气体分子对器壁的碰撞引起的 . 3. 决定因素： (1) 微观上决定于分子 的 和 分子 的 ； (2) 宏观上决定于气体 的 和 . 平均作 用力 平均动能 密集程度 温度 T 体积 V 五、对气体实验定律的微观解释 1. 玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体 ， 保持 不变时，分子的 平均动能 不变 . 体积减小时，分子的密集 程度 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ) ，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强 就 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ). 2. 查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均 动能 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ) ，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的 压强 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ). 温度 增大 增大 增大 增大 3. 盖 — 吕萨克定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均 动能 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ) ，分子撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素即分子的密集程度减小，所以气体的 体积 ( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” ). 增大 增大 1. 判断下列说法的正误 . (1) 气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大 .( 　　 ) (2) 温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同 .( 　　 ) (3) 密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的 .( 　　 ) (4) 气体分子的平均动能越大，分子越密集，气体压强越大 .( 　　 ) (5) 一定质量的某种理想气体，若 p 不变， V 增大，则 T 增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，需使分子的平均动能增大 .( 　　 ) [ 即学即用 ] 答案 × × × √ √ 2. 密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大 . 从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的 __ _ ______ 增大了 . 该气体在温度 T 1 、 T 2 时的分子速率分布图象如图 1 所示，则 T 1 ______( 选填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) T 2 . 答案 平均动能 小于 图 1 重点探究 一、对气体分子运动特点的理解 [ 导学探究 ] 　 (1) 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？ 答案　 抛掷 次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的 . 答案 (2) 气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ ( 3) 温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？ 答案　 无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章 . 答案 　 分子 在做无规则运动，造成其速率有大有小 . 温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小 . 答案 [ 知识深化 ] 1. 对统计规律的理解 (1) 个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的机会却遵从一定的统计规律 . (2) 从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律 . 2. 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 . 所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于容器的容积 . (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 . 即气体分子沿各个方向运动的机会 ( 机率 ) 相等 . (3) 每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，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 . 3. 气体温度的微观意义 (1) 温度越高，分子的热运动越激烈 . (2) 气体分子速率呈 “ 中间多、两头少 ” 的规律分布 . 当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且 “ 中间多 ” 的分子速率值增加 ( 如图 2 所示 ). 图 2 (3) 理想气体的热力学温度 T 与分子的平均 动能 成正比 ，即： T ＝ a ( 式中 a 是比例常数 ) ，这表明，温度是分子平均动能的标志 . 例 1 　 ( 多选 ) 对于气体分子的运动，下列说法正确的是 A. 一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻， 每 个 分子的速率都相等 B. 一定温度下某理想气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率 很 小 的分子数目相对较少 C. 一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一 时刻 所有 分子都朝同一方向运动的情况 D. 一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某 10 个分子的平均 动能 可能 减小 √ 答案 解析 √ 解析　 一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，速率不等，但大量分子的运动遵从统计规律，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等， A 、 C 错， B 对 ； 温度 升高时，大量分子平均动能增大，但个别或少量 ( 如 10 个 ) 分子的平均动能有可能减小， D 对 . 气体分子的运动是杂乱无章、无规则的，研究单个的分子无实际意义，我们研究的是大量分子的统计规律 . 总结提升 例 2 　如图 3 是氧气分子在不同温度 (0 ℃ 和 100 ℃ ) 下的速率分布图，由图可得 A. 同一温度下，氧气分子的速率呈现出 “ 中 间 多、两头少 ” 的分布规律 B. 随着温度的升高，每一个氧气分子的 速率 都 增大 C. 随着温度的升高，氧气分子中速率小的 分子 所 占的比例增加 D. 随着温度的升高，氧气分子的平均速率变 小 √ 答案 解析 图 3 解析　 温度升高后，并不是每一个氧气分子的速率都增大，而是氧气分子的平均速率变大，并且速率小的分子所占的比例减小，则 B 、 C 、 D 错误 ； 同 一温度下，氧气分子的速率呈现出 “ 中间多、两头少 ” 的分布规律， A 正确 . 答案　 不是 ，是分子撞击器壁而产生的 . 二、气体压强的微观意义 [ 导学探究 ] 　 (1) 如图 4 所示，密闭容器内封闭一定质量的气体，气体的压强是由气体分子间的斥力产生的吗？ 答案 图 4 (2) 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 . 如图 5 所示，再从相同高度把 100 粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上，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 . 用豆粒做气体分子的模型，试说明气体压强产生的原理 . 答案 答案　 说明气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度 . 图 5 [ 知识深化 ] 1. 气体压强的产生： 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续、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作用在器壁单位面积上的平均作用力 . 2. 决定气体压强大小的因素 (1) 微观因素 ① 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，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大 . ② 气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能就越大，每个气体分子与器壁碰撞时 ( 可视为弹性碰撞 ) 给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大 . (2) 宏观因素 ① 与温度有关：温度越高，气体的压强越大 . ② 与体积有关：体积越小，气体的压强越大 . 3. 气体压强与大气压强的区别与 联系   气体压强 大气压强 区别 ① 因密闭容器内的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ② 大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关 ③ 气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ① 由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强 . 如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ② 地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③ 大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 例 3 　 ( 多选 ) 一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为 A. 气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B. 单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 C. 气体分子的总数增加 D. 气体分子的密集程度增大 解析　 理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密集程度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变，故 B 、 D 正确， A 、 C 错误 . √ 答案 解析 √ 气体压强问题的解题思路 1. 明确气体压强产生的原因 —— 大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞 . 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； 2. 明确气体压强的决定因素 —— 气体分子的密集程度与平均动能； 3. 只有明确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 . 总结提升 答案　 从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度 . 三、对气体实验定律的微观解释 [ 导学探究 ] 　 (1) 如何从微观角度来解释气体实验定律？ 答案 (2) 自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越 “ 硬 ”. 你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？ ( 假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化 ) 答案 答案　 轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越 “ 硬 ”. [ 知识深化 ] 1. 用气体分子动理论解释玻意耳定律 一定质量 ( m ) 的理想气体，其分子总数 ( N ) 是一个定值，当温度 ( T ) 保持不变时，则分子的平均速率 ( v ) 也保持不变，当其体积 ( V ) 增大为原来的 n 倍时，单位体积内的分子数 ( N 0 ) 则变为原来的 n 分之一，因此气体的压强也减为原来的 n 分之一；反之若体积减小为原来的 n 分之一，压强则增大为原来的 n 倍，即压强与体积成反比 . 这就是玻意耳定律 . 2. 用气体分子动理论解释查理定律 一定质量 ( m ) 的气体的总分子数 ( N ) 是一定的，体积 ( V ) 保持不变时，其单位体积内的分子数 ( N 0 ) 也保持不变，当温度 ( T ) 升高时，其分子运动的平均速率 ( v ) 也增大，则气体压强 ( p ) 也增大；反之当温度 ( T ) 降低时，气体压强 ( p ) 也减小 . 这与查理定律的结论一致 . 3. 用气体分子动理论解释盖 — 吕萨克定律 一定质量 ( m ) 的理想气体的总分子数 ( N ) 是一定的，要保持压强 ( p ) 不变，当温度 ( T ) 升高时，气体分子运动的平均速率 ( v ) 会增加，那么单位体积内的分子数 ( N 0 ) 一定要减小 ( 否则压强不可能不变 ) ，因此气体体积 ( V ) 一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小 . 这与盖 — 吕萨克定律的结论是一致的 . 例 4 　 ( 多选 ) 关于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是 A. 体积不变，压强增大，气体分子的平均动能一定增大 B. 温度不变，压强减小时，气体的密集程度一定减小 C. 压强不变，温度降低时，气体的密集程度一定减小 D. 温度升高，压强和体积可能都不变 √ 答案 解析 √ 解析　 体积不变，分子的密集程度就保持不变，压强增大，说明分子的平均撞击力变大了，即分子的平均动能增大了， A 正确 . 温度 不变，分子平均动能不变，压强减小，说明单位时间内撞击器壁的分子数在减小，表明气体的密集程度减小了， B 正确 . 温度 降低，分子平均动能减小，分子撞击器壁的作用力减小，要保持压强不变，则要增大单位时间内撞击器壁的分子数，即气体的密集程度要增大， C 错误 . 温度 升高，压强、体积中至少有一个发生改变， D 错误 . 对气体实验定律的解释，注意从两个途径进行分析：一是从微观角度分析，二是从理想气体状态方程分析 . 方法总结 达标检测 1 2 3 1. ( 气体分子运动的特点 ) ( 多选 ) 下列对气体分子运动的描述正确的是 A. 气体分子的运动是杂乱无章的，没有一定的规律 B. 气体分子间除相互碰撞或跟器壁碰撞外，几乎无相互作用 C. 大量气体分子的运动符合统计规律 D. 气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和 斥力 十分 微弱，气体分子可以在空间自由运动 答案 解析 4 √ √ 解析　 气体分子间距离很大，分子间相互作用的引力和斥力很弱，通常认为，气体分子除相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力的作用，在空间自由运动；气体分子的运动是杂乱无章的，但大量气体分子的运动符合统计规律，故 A 错误， B 、 C 、 D 正确 . √ 2. ( 气体压强的微观解释 ) ( 多选 ) 封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，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 1 2 3 4 答案 解析 √ √ 1 2 3 4 由于质量不变，体积不变，气体的密度不变，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壁碰撞次数增多， D 正确， A 、 C 错误 . 3. ( 气体实验定律的微观解释 ) 如图 6 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 答案 解析 1 2 3 4 图 6 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小 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 √ 1 2 3 4 解析　 从 p － V 图象中的 AB 图线看，气体由状态 A 变到状态 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，压强跟热力学温度成正比，由 A 到 B 是压强增大，温度升高，故 A 错误 ； 气体 的温度升高，内能增加，故 B 正确 ； 气体 的温度升高，分子平均速率增加，故 C 错误 ； 气体 体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数增加，故 D 错误 . 解析　 压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的平均撞击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变 . 4. ( 气体实验定律的微观解释 ) 一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是 A. 此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变 B. 此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变 C. 此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以 压 强 保持不变 D. 以上说法都不对 1 2 3 4 √ 解析 答案