8.4氣體熱現(xiàn)象的微觀意義一、隨機(jī)性與統(tǒng)計(jì)規(guī)律1.必然事件:在一定條件下_____出現(xiàn)的事件。2.不可能事件:在一定條件下_______出現(xiàn)的事件。3.隨機(jī)事件:在一定條件下_____出現(xiàn),也_______出現(xiàn)的事件。4.統(tǒng)計(jì)規(guī)律:大量_________的整體表現(xiàn)出的規(guī)律。必然不可能可能可能不隨機(jī)事件二、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.運(yùn)動(dòng)的自由性:由于氣體分子間的距離比較大,分子間作用力很弱。通常認(rèn)為,氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做_____________,因而氣體會(huì)充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。2.運(yùn)動(dòng)的無序性:分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章,在某一時(shí)刻,向著______________運(yùn)動(dòng)的分子都有,而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都_____。3.運(yùn)動(dòng)的高速性:常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒,在數(shù)量級(jí)上相當(dāng)于子彈的速率。勻速直線運(yùn)動(dòng)任何一個(gè)方向相等三、氣體溫度的微觀意義1.溫度越高,分子的熱運(yùn)動(dòng)_______。2.氣體分子速率呈“_______、_______”的規(guī)律分布。3.理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動(dòng)能成正比,即________,表明_____是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。四、氣體壓強(qiáng)的微觀意義1.氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子___________器壁而產(chǎn)生的。2.影響氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)因素:(1)氣體分子的_________;(2)分子的_________。越激烈中間多兩頭少溫度頻繁地碰撞平均動(dòng)能密集程度五、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.玻意耳定律:一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度保持不變時(shí),分子的_________是一定的。在這種情況下,體積減小時(shí),分子的_________增大,氣體的壓強(qiáng)就增大。2.查理定律:一定質(zhì)量的某種理想氣體,體積保持不變時(shí),分子的_________保持不變。在這種情況下,溫度升高時(shí),分子的_________增大,氣體的壓強(qiáng)就增大。3.蓋—呂薩克定律:一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度升高時(shí),分子的_________增大。只有氣體的體積同時(shí)增大,使分子的_________減小,才能保持壓強(qiáng)不變。平均動(dòng)能密集程度密集程度平均動(dòng)能平均動(dòng)能密集程度1.判一判(1)氣體能夠充滿它能到達(dá)的空間是由于分子間的作用力很弱,可以忽略不計(jì)。()(2)“溫度越高,分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈”是指溫度升高時(shí),所有分子運(yùn)動(dòng)的速率都增大。()(3)氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。()(4)一定質(zhì)量的理想氣體,在體積減小時(shí),壓強(qiáng)一定增大。()提示：(1)√。氣體分子間距離較大,分子間的作用力可以忽略不計(jì),所以氣體能夠充滿它能到達(dá)的空間。(2)×?！皽囟仍礁?分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈”是指溫度升高時(shí),分子運(yùn)動(dòng)的平均速率增大,并不一定是每個(gè)分子的速率都增大。(3)√。氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀原因是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。(4)×。一定質(zhì)量的理想氣體,體積減小,氣體分子的密集程度增大,但氣體分子的平均動(dòng)能可能減小,壓強(qiáng)也不一定增大。2.想一想能否用雨滴撞擊傘面時(shí)影響壓力(壓強(qiáng))大小的因素來比擬說明影響氣體壓強(qiáng)的因素?提示：能。雨滴撞擊傘面時(shí)壓力(壓強(qiáng))大小與單位時(shí)間內(nèi)落在傘面上的雨滴數(shù)有關(guān),雨滴數(shù)量越多,壓力(壓強(qiáng))越大;另外還與雨滴的質(zhì)量大小、速度大小即與雨滴動(dòng)能大小有關(guān),動(dòng)能越大,壓力(壓強(qiáng))越大;氣體壓強(qiáng)同上面的原理相似,壓強(qiáng)大小與分子平均動(dòng)能和密集程度有關(guān)。主題一探究氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.少量分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的,但大量分子的運(yùn)動(dòng)遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,你能總結(jié)出氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)嗎?提示：(1)分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章,在某一時(shí)刻,向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有,而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都相等。(2)氣體分子速率分布表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律。溫度升高時(shí),速率大的分子數(shù)目增加,速率小的分子數(shù)目減少,分子的平均速率增大。2.結(jié)合“氧氣分子在0℃和100℃時(shí)的速率分布圖像”,討論,如何理解“溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志”?提示：當(dāng)溫度升高時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,同時(shí)“中間多”的這一高峰向速率大的一方移動(dòng),即大量分子的平均速率增大,分子平均動(dòng)能增大,所以說溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。3.根據(jù)你對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí),你能否設(shè)想一下氣體分子的微觀模型是怎樣的?提示：氣體分子間距離大(約為分子直徑的10倍),分子力小(可忽略),因此氣體沒有一定的形態(tài)和體積,會(huì)充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間,所以氣體分子可以看作沒有相互作用力的質(zhì)點(diǎn)。【知識(shí)點(diǎn)睛】氣體分子速率分布規(guī)律(1)在一定溫度下,所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布;(2)溫度越高,速率大的分子所占比例越大;(3)溫度升高,氣體分子的平均速率變大,但具體到某一個(gè)氣體分子,速率可能變大也可能變小,無法確定?！疽?guī)律方法】(1)溫度是理想氣體內(nèi)能的標(biāo)志:由于理想氣體分子間沒有相互作用力,分子勢(shì)能為零,內(nèi)能等于分子總動(dòng)能,又理想氣體熱力學(xué)溫度T正比于分子的平均動(dòng)能即T∝因而對(duì)理想氣體來說溫度是內(nèi)能的標(biāo)志,根據(jù)溫度的變化情況就能確定氣體內(nèi)能的變化。(2)對(duì)“氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的數(shù)目都相等”的理解:“向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目相等”是針對(duì)大量分子說的,實(shí)際數(shù)目會(huì)有微小差別,由于分子數(shù)極多,其差別完全可以忽略?！镜淅?】對(duì)于氣體分子的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁,但同一時(shí)刻,每個(gè)分子的速率都相等B.一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對(duì)較少C.一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)刻所有分子都朝同一方向運(yùn)動(dòng)的情況D.一定溫度下某理想氣體,當(dāng)溫度升高時(shí),其中某10個(gè)分子的平均動(dòng)能可能減小【解題探究】(1)氣體分子運(yùn)動(dòng)具有_______、_______、_______。(2)分子的平均動(dòng)能是對(duì)_____分子而言的,對(duì)_____分子無意義?！窘馕觥窟xB、D。一定溫度下某理想氣體分子碰撞十分頻繁,單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)雜亂無章,速率不等,但大量分子的運(yùn)動(dòng)遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,速率大和速率小的分子數(shù)目相對(duì)較少,向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目相等,A、C錯(cuò),B對(duì);溫度升高時(shí),大量分子平均動(dòng)能增大,但個(gè)別或少量(如10個(gè))分子的平均動(dòng)能有可能減小,D對(duì)。自由性無序性高速性大量少數(shù)【變式訓(xùn)練】(2011·四川高考)氣體能夠充滿密閉容器,說明氣體分子除相互碰撞的短暫時(shí)間外()A.氣體分子可以做布朗運(yùn)動(dòng)B.氣體分子的動(dòng)能都一樣大C.相互作用力十分微弱,氣體分子可以自由運(yùn)動(dòng)D.相互作用力十分微弱,氣體分子間的距離都一樣大【解析】選C。布朗運(yùn)動(dòng)本身并不是分子運(yùn)動(dòng),因此A錯(cuò);分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),各個(gè)分子的動(dòng)能不同,B錯(cuò);氣體分子平均距離較遠(yuǎn),所以分子力十分微弱,氣體分子可以自由運(yùn)動(dòng),C正確;由于無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),氣體分子之間的距離是變化的,D錯(cuò)。主題二氣體壓強(qiáng)的微觀意義1.嘗試用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來解釋氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因。提示：大量做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子對(duì)器壁頻繁、持續(xù)的碰撞產(chǎn)生氣體的壓強(qiáng),單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的,但是大量分子頻繁地碰撞器壁,就對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力,所以從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看,氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。2.試從宏觀和微觀的角度來分析影響氣體壓強(qiáng)大小的因素有哪些。提示：宏觀因素:(1)與溫度有關(guān):溫度越高,氣體的壓強(qiáng)越大;(2)與體積有關(guān):體積越小,氣體的壓強(qiáng)越大。微觀因素:(1)氣體分子的密集程度:氣體分子密集程度大,在單位時(shí)間內(nèi),與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多,氣體的壓強(qiáng)越大;(2)氣體分子的平均動(dòng)能:氣體的溫度高,氣體分子的平均動(dòng)能就大,每個(gè)氣體分子與器壁的碰撞給器壁的沖力就大;從另一方面講,分子的平均速率大,在單位時(shí)間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多,累計(jì)沖力就大,氣體壓強(qiáng)就越大?！局R(shí)點(diǎn)睛】氣體壓強(qiáng)問題的解題思路(1)明確氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子對(duì)器壁頻繁持續(xù)的碰撞。壓強(qiáng)就是大量氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力;(2)明確氣體壓強(qiáng)的決定因素——?dú)怏w分子的密集程度與平均動(dòng)能;(3)只有知道了這兩個(gè)因素的變化,才能確定壓強(qiáng)的變化,任何單個(gè)因素的變化都不能決定壓強(qiáng)是否變化?！菊`區(qū)警示】氣體壓強(qiáng)和大氣壓的區(qū)別(1)密閉容器中由于氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小,可忽略不計(jì),故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生,大小由氣體的體積和溫度決定,與地球引力無關(guān)。(2)大氣壓強(qiáng)是由于空氣受到重力作用而對(duì)浸在其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng),如果沒有地球引力作用,地球表面就沒有大氣,也就沒有大氣壓強(qiáng)?！镜淅?】對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列敘述中正確的是()A.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí),壓強(qiáng)必變大B.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí),壓強(qiáng)可以不變C.當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí),壓強(qiáng)必變小D.當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí),壓強(qiáng)必變大【解題探究】從微觀角度看,氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子的__________和單位體積里氣體_______共同決定的,不能單方面作出壓強(qiáng)變化的結(jié)論。平均動(dòng)能分子數(shù)【解析】選B。根據(jù)氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因可知:一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)由氣體分子的平均動(dòng)能和氣體分子的密集程度共同決定。分子平均動(dòng)能越大,單位時(shí)間內(nèi)分子撞擊器壁的次數(shù)越多,氣體壓強(qiáng)越大,A、C、D三個(gè)選項(xiàng)均只給定了其中一個(gè)因素,而另一個(gè)因素不確定。不能判斷壓強(qiáng)是變大還是變小,所以只有B正確?！咀兪接?xùn)練】關(guān)于密閉容器中氣體的壓強(qiáng),下列說法正確的是

()A.是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B.是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的C.壓強(qiáng)的大小只取決于氣體分子數(shù)量的多少D.容器運(yùn)動(dòng)的速度越大,氣體的壓強(qiáng)也越大【解析】選B。氣體的壓強(qiáng)是由于大量分子對(duì)器壁頻繁碰撞造成的,在數(shù)值上就等于在單位面積上氣體分子的平均碰撞作用力。容器運(yùn)動(dòng)速度的大小對(duì)氣體壓強(qiáng)的大小沒有影響,故只有B項(xiàng)正確。主題三對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1.試回顧玻意耳定律的內(nèi)容,并嘗試從微觀角度解釋玻意耳定律。提示：一定質(zhì)量的氣體,在溫度保持不變時(shí),壓強(qiáng)p與體積V成反比。一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度保持不變時(shí),分子的平均動(dòng)能是一定的。在這種情況下,體積減小時(shí),分子的密集程度增大,氣體的壓強(qiáng)就增大;體積增大時(shí),分子的密集程度減小,氣體的壓強(qiáng)就減小。這就是玻意耳定律的微觀解釋。2.試回顧查理定律的內(nèi)容,并嘗試從微觀角度解釋查理定律。提示：一定質(zhì)量的氣體,在體積保持不變時(shí),壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。一定質(zhì)量的某種理想氣體,體積保持不變時(shí),分子的密集程度就不變。在這種情況下,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)就增大;溫度降低時(shí),分子的平均動(dòng)能減小,氣體的壓強(qiáng)就減小。這就是查理定律的微觀解釋。3.試回顧蓋—呂薩克定律的內(nèi)容,并嘗試從微觀角度解釋蓋—呂薩克定律。提示：一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。一定質(zhì)量的某種理想氣體,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大;只有體積同時(shí)增大,使分子的密集程度減小,才能保持壓強(qiáng)不變。這就是蓋—呂薩克定律的微觀解釋。【知識(shí)點(diǎn)睛】(1)對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋:①用氣體分子動(dòng)理論簡(jiǎn)易解釋玻意耳定律:②用氣體分子動(dòng)理論簡(jiǎn)易解釋查理定律:③用氣體分子動(dòng)理論簡(jiǎn)易解釋蓋-呂薩克定律:(2)氣體三個(gè)狀態(tài)參量的變化情況的微觀分析:從微觀的角度分析一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度,不可能只有一個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生變化。原因分析如下:決定氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)因素是氣體分子的密集程度和分子的平均動(dòng)能。體積和溫度不變