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1、第八章 气 体8.4 气体热现象的微观意义1.理解气体分子运理解气体分子运动动的特点及气体分子运的特点及气体分子运动动速率的速率的统计统计分布分布 规规律律.2.能能用用气气体体分分子子动动理理论论解解释释气气体体压压强强的的微微观观意意义义；知知道道气气体体的的压压强强、温度、体、温度、体积积与所与所对应对应的微的微观观物理量物理量间间的相关的相关联联系系.3.能用气体分子能用气体分子动动理理论论解解释释三个气体三个气体实验实验定律定律 学习目标定位学习目标定位学习探究区一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义二、气体压强的微观意义二、气体压强的微
2、观意义三、对气体实验定律的微观解释三、对气体实验定律的微观解释一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义1把把4枚枚硬硬币币投投掷掷10次次并并记记录录正正面面朝朝上上的的个个数数比比较较个个人人、小小组组、大、大组组、全班的数据，你能、全班的数据，你能发现发现什么什么规规律律吗吗？问题设计问题设计答答案案随随着着投投掷掷次次数数增增多多，2枚枚硬硬币币正正面面朝朝上上的的次次数数比比例例最最多多，占占总总数数的的 ；1枚枚和和3枚枚正正面面朝朝上上的的次次数数各各占占总总数数的的 ，全全朝朝上上或或全全朝朝下下次次数数最最少少，各各占占总总数数的的 .说说明明大大量量随随机机事事件件的的整整
3、体体会会表表现出一定的规律性现出一定的规律性一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义2气气体体分分子子间间的的作作用用力力很很小小，若若没没有有分分子子力力作作用用，气气体体分分子子将将处处于怎于怎样样的自由状的自由状态态？答答案案无无碰碰撞撞时时气气体体分分子子将将做做直直线线运运动动，但但由由于于分分子子之之间间的的频频繁繁碰碰撞撞，使使得得气气体体分分子子的的速速度度大大小小和和方方向向频频繁繁改改变变，运运动动变变得得杂乱无章杂乱无章3温度不温度不变时变时，每个分子的速率都相同，每个分子的速率都相同吗吗？答案答案分子在做无规则运动，造成其速率有大有小分子在做无规则运动，造成其速率有大
4、有小 要点提炼要点提炼1气体分子运气体分子运动动的特点的特点(1)气体分子之气体分子之间间的距离很大，大的距离很大，大约约是分子直径的是分子直径的10倍，因此除倍，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，在空间间 (2)分子的运分子的运动杂动杂乱无章，在某一乱无章，在某一时时刻，向着任何一个方向运刻，向着任何一个方向运动动的分子都有，而且向各个方向运的分子都有，而且向各个方向运动动的气体分子数目都相等的气体分子数目都相等一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义自由移自由移动动(3)每个气体分子都在做每个气体分子都在做 的无
5、的无规则规则运运动动(4)大量气体分子的速率分布呈大量气体分子的速率分布呈“”的的规规律律一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义永不停息永不停息中中间间多、两多、两头头少少一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义2气体温度的微气体温度的微观观意意义义(1)温度越高，分子的温度越高，分子的热热运运动动越越 当温度升高当温度升高时时，“中中间间多多”的的这这一一“高峰高峰”向速率大的方向移向速率大的方向移动动，即速率大的分子数目增多，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，分子的速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热热运运动动更更剧剧烈烈(2)温度是分子
6、温度是分子 的的标标志理想气体的志理想气体的热热力学温度力学温度T与分与分子的平均子的平均动动能能 成正比，即成正比，即T激烈激烈平均平均动动能能二、气体压强的微观意义如如图图1所示，把一所示，把一颗颗豆粒拿到台秤上方豆粒拿到台秤上方约约10 cm的位置，的位置，放手后使它落在秤放手后使它落在秤盘盘上，上，观观察秤的指察秤的指针针的的摆动摆动情况情况再从相同高度把再从相同高度把100粒或更多的豆粒粒或更多的豆粒连续连续地倒在秤地倒在秤盘盘上，上，观观察指察指针针的的摆动摆动情况使情况使这这些豆粒从更高的位置些豆粒从更高的位置落在秤落在秤盘盘上，上，观观察指察指针针的的摆动摆动情况用豆粒做气体分
7、情况用豆粒做气体分子的模型，子的模型，试说试说明气体明气体压压强强产产生的机理生的机理 问题设计问题设计图图11气体气体压压强强的大小等于气体作用在器壁的大小等于气体作用在器壁单单位面位面积积上的上的 2产产生原因：是由于大量气体分子无生原因：是由于大量气体分子无规则规则运运动动碰撞器壁，形成碰撞器壁，形成对对器壁各器壁各处处均匀的持均匀的持续续的的压压力而力而产产生的生的3决定因素：气体决定因素：气体压压强强的大小，微的大小，微观观上决定于分子的上决定于分子的 和和分子的分子的 ，宏，宏观观上决定于气体的温度上决定于气体的温度T和体和体积积V.要点提炼要点提炼二、气体压强的微观意义压压力力平
8、均平均动动能能密集程度密集程度三、对气体实验定律的微观解释 问题设计问题设计如何从微观角度来解释气体实验三定律呢？如何从微观角度来解释气体实验三定律呢？答案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要点提炼要点提炼1玻意耳定律的微玻意耳定律的微观观解解释释一定一定质质量的某种理想气体，量的某种理想气体，不不变变，分子的平均，分子的平均动动能不能不变变体体积积减小，分子的密集程度减小，分子的密集程度 (填填“增大增大”或或“减小减小”)，单单位位时间时间内撞内
9、撞击单击单位面位面积积器壁的分子数就增多，气体的器壁的分子数就增多，气体的压压强强就就 (填填“增大增大”或或“减小减小”)温度温度增大增大增大增大三、对气体实验定律的微观解释2查查理定律的微理定律的微观观解解释释一定一定质质量的某种理想气体，体量的某种理想气体，体积积不不变变，则则分子的密集程度不分子的密集程度不变变，温度升高，分子的平均，温度升高，分子的平均动动能能 (填填“增大增大”或或“减小减小”)，分子撞，分子撞击击器壁的作用力器壁的作用力变变大，所以气体的大，所以气体的压压强强 (填填“增大增大”或或“减小减小”)增大增大增大增大三、对气体实验定律的微观解释3盖盖吕萨吕萨克定律克定
10、律一定一定质质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动动能能 (填填“增大增大”或或“减小减小”)，分子撞，分子撞击击器壁的作用力器壁的作用力变变大，而要使大，而要使压压强强不不变变，则则需使影响需使影响压压强强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体体积积 (填填“增大增大”或或“减小减小”)增大增大增大增大【例【例1】在一定温度下，某种理想气体的分子速率分布应该是在一定温度下，某种理想气体的分子速率分布应该是()A每个气体分子速率都相等每个气体分子速率都相等B每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小
11、的分每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分 子数目很少子数目很少C每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分 子数目的分布是均匀的子数目的分布是均匀的D每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分 子数目很多子数目很多一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义典例精析解析解析气体分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的气体分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布规律气体的大多数分子速率在某个数
12、值速率遵循一定的分布规律气体的大多数分子速率在某个数值附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分子数目越少，总体表现出子数目越少，总体表现出“中间多、两头少中间多、两头少”的分布规律的分布规律一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义典例精析答案答案B二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释【例【例2】有关气体有关气体压压强强，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A气体分子的平均速率增大，气体分子的平均速率增大，则则气体的气体的压
13、压强强一定增大一定增大B气体分子的密集程度增大，气体分子的密集程度增大，则则气体的气体的压压强强一定增大一定增大C气体分子的平均气体分子的平均动动能增大，能增大，则则气体的气体的压压强强一定增大一定增大D气体分子的平均气体分子的平均动动能增大，气体的能增大，气体的压压强强有可能减小有可能减小典例精析二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释典例精析解析解析气体的压强在微观上与两个因素有关：一是气体分子的气体的压强在微观上与两个因素有关：一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，密集程度或平均动能增平均动能，二是气体分子的密集程度，密集
14、程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，分子的密集程度可能减小，使得压强可能减小；同理，当分子分子的密集程度可能减小，使得压强可能减小；同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能也可能减小，气体的压强的密集程度增大时，分子的平均动能也可能减小，气体的压强变化不能确定，故正确答案为变化不能确定，故正确答案为D.答案答案D二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释【例【例3】一定一定质质量的理想气体，在量的理想气体，在压压强强不不变变的条件下，温度升高，的
15、条件下，温度升高，体体积积增大，从分子增大，从分子动动理理论论的的观观点来分析，正确的是点来分析，正确的是()A此此过过程中分子的平均速率不程中分子的平均速率不变变，所以，所以压压强强保持不保持不变变B此此过过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击击力不力不变变，所以，所以 压压强强保持不保持不变变C此此过过程中程中单单位位时间时间内气体分子内气体分子对单对单位面位面积积器壁的碰撞次器壁的碰撞次 数不数不变变，所以，所以压压强强保持不保持不变变D以上以上说说法都不法都不对对典例精析二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释二、气体压强的微观意义和对气体实验定律
16、的微观解释典例精析解析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，分子与器壁的平均冲击力增大，分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的平均冲击力增大，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保持不变答案答案D自我检测区12课堂要点小结课堂要点小结31.(气体分子的运气体分子的运动动特点特点)下列下列对对气体分子运气体分子运动动的描述正确的是的描述正确的是()A.气体分子的运气体分子的运动动是是杂杂乱无章的没有一定的乱无章的没有一定的规规
17、律律B.气体分子气体分子间间除相互碰撞外，几乎无相互作用除相互碰撞外，几乎无相互作用C.大量气体分子的运大量气体分子的运动动符合符合统计规统计规律律D.气体之所以能充气体之所以能充满满整个空整个空间间，是因，是因为为气体分子气体分子间间相互作用的引相互作用的引 力和斥力十分微弱，气体分子可以在空力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间间自由运自由运动动12312解析解析气体分子间距离很大，相互作用的引力和斥力很弱，能气体分子间距离很大，相互作用的引力和斥力很弱，能自由运动；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，故运动符合
18、统计规律，故A错，错，B、C、D正确正确答案答案BCD32(气体分子速率的分布气体分子速率的分布规规律律)1859年麦克斯年麦克斯韦韦从理从理论论上推上推导导出出了气体分子速率的分布了气体分子速率的分布规规律，后来有律，后来有许许多多实验验证实验验证了了这这一一规规律律若以横坐若以横坐标标v表示分子速率，表示分子速率，纵纵坐坐标标f(v)表示各速率区表示各速率区间间的分子数的分子数占占总总分子数的百分比下面四幅分子数的百分比下面四幅图图中能正确表示某一温度下气体中能正确表示某一温度下气体分子速率分布分子速率分布规规律的是律的是()12312解析解析气体分子速率分布规律是气体分子速率分布规律是“
19、中间多、两头少中间多、两头少”，且分子不，且分子不停地做无规则运动，没有速度为零的分子，故选停地做无规则运动，没有速度为零的分子，故选D.答案答案D33(气体气体压压强强的微的微观观意意义义)下列各下列各组组物理量中能决定气体的物理量中能决定气体的压压强强的是的是()A分子的平均分子的平均动动能和分子种能和分子种类类B分子密集程度和分子的平均分子密集程度和分子的平均动动能能C分子分子总总数和分子的平均数和分子的平均动动能能D分子密集程度和分子种分子密集程度和分子种类类123解析解析气体的压强是由大量分子碰撞器壁而产起的，气体分子气体的压强是由大量分子碰撞器壁而产起的，气体分子的密集程度越大的密
20、集程度越大(即单位体积内分子数越多即单位体积内分子数越多)，在单位时间内撞，在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数就越多，则气体的压强越大另外气击器壁单位面积的分子数就越多，则气体的压强越大另外气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁对器壁产生的作用力越体分子的平均动能越大，分子撞击器壁对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大故决定气体压强的因素是分子密集程大，气体的压强就越大故决定气体压强的因素是分子密集程度和分子的平均动能，故度和分子的平均动能，故B项正确项正确答案答案B123课堂要点小结课堂要点小结气气体体热热现现象象的的微微观观意意义义随机性与随机性与统计规律统计规律随机事件随机事件统计规律
21、统计规律分子不受力的作用，在空间自由移动分子不受力的作用，在空间自由移动气体分子气体分子运动的特点运动的特点分子运动杂乱无章分子运动杂乱无章分子永不停息地运动分子永不停息地运动温度越高，分子的热运动越激烈温度越高，分子的热运动越激烈气体压强的气体压强的微观意义微观意义对气体实验定对气体实验定律的微观解释律的微观解释课堂要点小结课堂要点小结气气体体热热现现象象的的微微观观意意义义随机性与随机性与统计规律统计规律气体分子气体分子运动的特点运动的特点大小：气体作用在器壁单位面积上的压力大小：气体作用在器壁单位面积上的压力气体压强的气体压强的微观意义微观意义对气体实验定对气体实验定律的微观解释律的微观解释产生原因：大量气体分子碰撞器壁产生压力产生原因：大量气体分子碰撞器壁产生压力决定因素决定因素微观上：分子的平均动能和分子的密集程度微观上：分子的平均动能和分子的密集程度宏宏观观上：温度上：温度T和体和体积积V玻意耳定律玻意耳定律查理定律查理定律盖盖吕萨克定律吕萨克定律