PAGE10-第4節(jié)氣體熱現(xiàn)象的微觀意義1.氣體分子的運動特點：(1)分子間的距離較大，除碰撞外不受力的作用而做勻速直線運動；(2)分子間的碰撞非常頻繁，分子運動雜亂無章，無規(guī)則。2．氣體分子的速率都呈“中間多，兩頭少”的分布。3．溫度越高，氣體分子熱運動越激烈。4．從微觀角度來看：氣體壓強是大量氣體分子對容器的碰撞而產(chǎn)生的，其大小跟兩個因素有關(guān)：一個是氣體分子的平均動能，二是分子的密集程度。一、隨機性與統(tǒng)計規(guī)律、氣體分子運動的特點1．隨機性與統(tǒng)計規(guī)律(1)必定事務(wù)：在肯定條件下必定出現(xiàn)的事務(wù)。(2)不行能事務(wù)：在肯定條件下不行能出現(xiàn)的事務(wù)。(3)隨機事務(wù)：在肯定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事務(wù)。(4)統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機事務(wù)整體表現(xiàn)出來的規(guī)律。2．氣體分子運動的特點志向性氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以認為分子不受力而做勻速直線運動，因而氣體能充溢它能達到的整個空間現(xiàn)實性分子之間頻繁地發(fā)生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地變更，分子的運動雜亂無章規(guī)律性(1)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向著各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等(2)氣體分子的速率各不相同，但遵守速率分布規(guī)律，即出現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律二、氣體溫度和氣體壓強的微觀意義1．氣體溫度的微觀意義(1)溫度越高，分子的熱運動越猛烈。(2)志向氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動能eq\x\to(E)k成正比，即：T＝aeq\x\to(E)k(式中a是比例常數(shù))，因此可以說，溫度是分子平均動能的標記。2．氣體壓強的微觀意義(1)氣體的壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞容器而產(chǎn)生的。(2)影響氣體壓強的兩個微觀因素：一個是氣體分子的平均動能，一個是分子的密集程度。三、對氣體試驗定律的微觀說明玻意耳定律肯定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是肯定的。在這種狀況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大，反之，壓強減小查理定律肯定質(zhì)量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變。在這種狀況下，溫度上升時，分子的平均動能增大，氣體的壓強就增大，反之，壓強減小蓋—呂薩克定律肯定質(zhì)量的氣體，溫度上升時，分子的平均動能增大。只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變1．自主思索——判一判(1)氣體能夠充溢它能到達的空間是由于氣體分子間的作用力很弱，可以忽視不計。(√)(2)“溫度越高，分子的熱運動越激烈”是指溫度上升時，全部分子運動的速率都增大。(×)(3)氣體壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。(√)(4)氣體的壓強是由氣體受到的重力產(chǎn)生的。(×)(5)氣體的壓強是由氣體分子間的相互作用(引力和斥力)產(chǎn)生的。(×)(6)氣體的分子總數(shù)越多，壓強越大。(×)2．合作探究——議一議(1)依據(jù)你對氣體分子運動特點的相識，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(可忽視)，因此氣體沒有肯定的形態(tài)和體積，會充溢它能達到的整個空間，所以氣體分子可以看作沒有相互作用力的質(zhì)點。(2)能否用雨滴撞擊傘面時影響壓力(壓強)大小的因素來比擬說明影響氣體壓強的因素？提示：能。雨滴撞擊傘面時壓力(壓強)大小與單位時間內(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)越大；另外還與雨滴的質(zhì)量大小、速度大小即與雨滴動能大小有關(guān)，動能越大，壓力(壓強)越大；氣體壓強同上面的原理相像，壓強大小與分子平均動能和密集程度有關(guān)。(3)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)許多時，會有什么規(guī)律？提示：次數(shù)較少時，正面對上或向下完全是偶然的，但次數(shù)許多時，正面對上或向下的概率是相等的。氣體分子運動特點的理解及應(yīng)用1．對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事物的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事物出現(xiàn)的機會，卻遵從肯定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有肯定的規(guī)律。2．氣體分子運動的特點(1)氣體分子距離大(約為分子直徑的10倍)，分子力小(可忽視)，可以自由運動，所以氣體沒有肯定的體積和形態(tài)。(2)分子間的碰撞非常頻繁，常見的碰撞使每個分子速度的大小和方向頻繁地發(fā)生變更，造成氣體分子做雜亂無章的熱運動，因此氣體分子沿各個方向運動的機會相等。(3)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(占有分子數(shù)目多)兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。(4)當(dāng)溫度上升時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目削減，分子的平均速率增大，分子的熱運動猛烈，定量的分析表明志向氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動能eq\x\to(E)k成正比，即T＝aeq\x\to(Ek)，因此說，溫度是分子平均動能的標記。1．[多選](2024·全國卷Ⅰ)氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變更分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是()A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形C．圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D．圖中曲線給出了隨意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E．與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大解析：選ABC依據(jù)氣體分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變更曲線的意義可知，題圖中兩條曲線下面積相等，選項A正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形，選項B正確；題圖中實線占百分比較大的分子速率較大，分子平均動能較大，依據(jù)溫度是分子平均動能的標記，可知實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形，選項C正確；依據(jù)分子速率分布圖可知，題圖中曲線給出了隨意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，不能得出隨意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項D錯誤；由分子速率分布圖可知，與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，選項E錯誤。2．[多選]關(guān)于氣體分子的運動狀況，下列說法中正確的是()A．某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C．某一時刻向隨意一個方向運動的分子數(shù)目相等D．某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變更解析：選BC具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律，選項A錯誤。由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會變更自己運動速度的大小和方向，因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項B正確。雖然每個分子的速度瞬息萬變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大，某一時刻向隨意一個方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認為是相等的，選項C正確。某一溫度下，每個分子的速率仍舊是瞬息萬變的，只是分子運動的平均速率相同，選項D錯誤。3.某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對應(yīng)的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，則TⅠ、TⅡ、TⅢ的大小關(guān)系為()A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D.TⅠ＝TⅡ＝TⅢ解析：選B氣體溫度越高，分子熱運動越猛烈，分子熱運動的平均速率增大，且分子速率分布呈現(xiàn)“兩頭少、中間多”的特點。溫度高時速率大的分子所占據(jù)的比例越大，題圖中圖線越寬、越平緩，明顯從圖中可看出TⅢ＞TⅡ＞TⅠ，B正確。氣體壓強的微觀說明1．氣體壓強的產(chǎn)生單個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對器壁產(chǎn)生持續(xù)、勻稱的壓力。所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強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．確定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素：①氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大。②氣體分子的平均動能：氣體的溫度高，氣體分子的平均動能就大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累計沖力就大，氣體壓強就越大。(2)宏觀因素：①與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體的壓強越大。②與體積有關(guān)：體積越小，氣體的壓強越大。3．密閉氣體壓強與大氣壓強不同(1)密閉氣體壓強因密閉容器中的氣體密度一般很小，由于氣體自身重力產(chǎn)生的壓強微小，可忽視不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體的分子密度和溫度確定，與地球的引力無關(guān)，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。(2)大氣壓強大氣壓強是由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強。假如沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓。地面大氣壓的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值，大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強。1．[多選]肯定質(zhì)量氣體，在體積不變的狀況下，溫度上升，壓強增大的緣由是()A．溫度上升后，氣體分子的平均速率變大B．溫度上升后，氣體分子的平均動能變大C．溫度上升后，分子撞擊器壁的平均作用力增大D．溫度上升后，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)增多了解析：選ABC溫度上升，氣體分子的平均速率變大，分子的平均動能增大，體積不變，分子的密集程度不變，即單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，所以氣體的壓強增大，同時由于氣體分子的平均速率變大，分子撞擊器壁的平均作用力增大，故A、B、C正確，D錯誤。2．下列說法正確的是()A．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作用力C．氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強肯定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強肯定增大解析：選A氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的撞擊力，故A正確；平均作用力不是壓強，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均動能和氣體分子密集程度有關(guān)，故C、D錯。3．密閉容器中氣體的壓強是()A．由于氣體的重力產(chǎn)生的B．由于分子間的相互作用力產(chǎn)生的C．大量氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的D．在失重的狀況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強解析：選C密閉容器中的氣體由于自身重力產(chǎn)生的壓強很小，可忽視不計。其壓強是由氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的，大小由氣體的溫度和分子數(shù)密度確定，A、B錯，C正確；失重時，氣體分子仍具有分子動能，密閉容器內(nèi)的分子對器壁仍舊有壓強的作用，D錯。氣體試驗定律的微觀說明1．用氣體分子動理論說明玻意耳定律肯定質(zhì)量(m)的志向氣體，其分子總數(shù)(N)是一個定值，當(dāng)溫度(T)保持不變時，則分子的平均速率(v)也保持不變，當(dāng)其體積(V)增大幾倍時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)則變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，壓強則增大幾倍，即壓強與體積成反比。這就是玻意耳定律。2．用氣體分子動理論說明查理定律肯定質(zhì)量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是肯定的，體積(V)保持不變時，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)也保持不變，當(dāng)溫度(T)上升時，其分子運動的平均速率(v)也增大，則氣體壓強(p)也增大；反之當(dāng)溫度(T)降低時，氣體壓強(p)也減小。這與查理定律的結(jié)論一樣。用符號簡易表示為：3．用氣體分子動理論說明蓋—呂薩克定律肯定質(zhì)量(m)的志向氣體的總分子數(shù)(N)是肯定的，要保持壓強(p)不變，當(dāng)溫度(T)上升時，氣體分子運動的平均速率(v)會增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)肯定要減小(否則壓強不行能不變)，因此氣體體積(V)肯定增大；反之當(dāng)溫度降低時，同理可推出氣體體積肯定減小。這與蓋—呂薩克定律的結(jié)論是一樣的。用符號簡易表示為：[典例][多選]對肯定質(zhì)量的志向氣體，下列說法正確的是()A．體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能肯定增大B．溫度不變，壓強減小時，氣體的密度肯定減小C．壓強不變，溫度降低時，氣體的密度肯定減小D．溫度上升，壓強和體積都可能不變[解析]依據(jù)氣體壓強、體積、溫度的關(guān)系可知，體積不變，壓強增大時，氣體的溫度增大，氣體分子的平均動能增大，選項A正確；溫度不變，壓強減小時，氣體體積增大，氣體的密集程度減小，B正確；壓強不變，溫度降低時，體積減小，氣體的密集程度增大，C錯；溫度上升，壓強、體積中至少有一個發(fā)生變更，D錯。[答案]AB(1)對肯定質(zhì)量的志向氣體來說，體積不變時，分子密度不變；體積增大時，分子密度減小；體積減小時，分子密度增大。即分子總數(shù)肯定時，分子密度與氣體的體積有關(guān)。(2)氣體的三個狀態(tài)參量假如有變更，至少有其中兩個會同時變更，從微觀的角度可以這樣理解：壓強變更時，分子密度和分子平均動能兩個量中至少有一個發(fā)生了變更，即體積和溫度中的一個發(fā)生變更；壓強不變時，若分子密度發(fā)生變更，則分子平均動能肯定同時發(fā)生變更。1．[多選]肯定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的狀況下，體積增大、壓強減小，體積減小、壓強增大的緣由是()A．體積增大后，氣體分子的速率變小了B．體積減小后，氣體分子的速率變大了C．體積增大后，單位體積的分子數(shù)變少了D．體積減小后，單位時間內(nèi)撞擊到單位面積上的分子數(shù)變多了解析：選CD溫度不變，因此分子平均速率不變，體積增大后，單位體積的分子數(shù)變少，單位時間內(nèi)器壁單位面積上所受的分子平均撞擊力減小，氣體壓強減??；體積減小時，正好相反，即壓強增大，C、D正確，A、B錯誤。2．[多選]封閉在汽缸內(nèi)肯定質(zhì)量的氣體，假如保持氣體體積不變，當(dāng)溫度上升時，下列說法正確的是()A．氣體的密度變大B．氣體的壓強增大C．分子的平均動能減小D．氣體在單位時間內(nèi)撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)增多解析：選BD氣體的質(zhì)量和體積都不發(fā)生變更，故密度不變，A項錯。溫度是分子平均動能的標記，溫度上升分子平均動能增大，C項錯。分子數(shù)不變，體積不變，但分子運動的猛烈程度加劇了，故單位時間內(nèi)撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)增多，氣體壓強增大，故B、D正確。3．[多選]對于肯定質(zhì)量的志向氣體，下列論述中正確的是()A．若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當(dāng)分子熱運動加劇時，壓強肯定變大B．若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當(dāng)分子熱運動加劇時，壓強可能不變C．若氣體的壓強不變而溫度降低時，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)肯定增加D．若氣體的壓強不變而溫度降低時，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)可能不變E．氣體的壓強由溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同確定解析：選ACE單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當(dāng)分子熱運動加劇時，單位面積上的碰撞次數(shù)和碰撞的平均力都增大，因此這時氣體壓強肯定增大，故A正確，B錯誤；若氣體的壓強不變而溫度降低時，氣體分子熱運動的平均動能減小，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)肯定增加，故C正確，D錯誤；氣體的壓強由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子個數(shù)共同確定，E正確。1．下列各種說法，錯誤的是()A．氣體的體積等于各個分子的體積之和B．氣體的壓強是由大量分子對器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的C．肯定質(zhì)量的某種氣體溫度越高，分子的平均速率越大D．肯定質(zhì)量的氣體，體積不變時，分子的平均速率越大，氣體壓強越大解析：選A氣體的體積是氣體分子所占空間的體積，不是分子本身的體積之和，A錯誤，B、C、D正確。2．對肯定質(zhì)量的志向氣體，下列論述中正確的是()A．當(dāng)分子熱運動變得猛烈時，壓強必變大B．當(dāng)分子熱運動變得猛烈時，壓強可以不變C．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變大D．當(dāng)分子間的平均距離變大時，壓強必變小解析：選B選項A、B中，“分子熱運動變得猛烈”說明溫度上升，但不知體積變更狀況，所以壓強變更狀況不明，所以A錯誤，B正確；選項C、D中，“分子間的平均距離變大”說明體積變大，但溫度的變更狀況未知，故不能確定壓強的變更狀況，所以C、D均錯誤。3．對于肯定質(zhì)量的氣體，下列敘述中正確的是()A．假如體積減小，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)肯定增多B．假如壓強增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)肯定增多C．假如溫度上升，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)肯定增多D．假如分子數(shù)密度增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)肯定增多解析：選B氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率共同確定的。選項A和D都是單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，但分子的平均速率如何變更卻不知道；選項C由溫度上升可知分子的平均速率增大，但單位體積內(nèi)的分子數(shù)如何變更未知，所以選項A、C、D都不能選。氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)正是氣體壓強的微觀表現(xiàn)，所以選項B是正確的。4．有關(guān)氣體壓強，下列說法正確的是()A．氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強肯定增大B．氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強肯定增大C．氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強肯定增大D．氣體分子的平均動能增大，氣體的壓強有可能減小解析：選D氣體的壓強與兩個因素有關(guān)，一是氣體分子的平均動能，二是氣體分子的密集程度，或者說，一是溫度，二是體積。平均動能或密集程度增大，都只強調(diào)問題的一方面，也就是說，平均動能增大的同時，氣體的體積也可能增大，使得分子密集程度減小，所以壓強可能增大，也可能減小。同理，當(dāng)分子的密集程度增大時，分子平均動能也可能減小，壓強的變更不能確定。綜上所述，正確答案為D。5．[多選]下面是某地區(qū)1～7月份氣溫與氣壓的比照表：月份1234567平均最高氣溫/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大氣壓/×105Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.996由比照表可知，7月份與1月份相比較()A．空氣分子無規(guī)則熱運動加劇B．空氣分子無規(guī)則熱運動減弱C．單位時間內(nèi)空氣分子對地面的撞擊次數(shù)增加了D．單位時間內(nèi)空氣分子對地面的撞擊次數(shù)削減了解析：選AD由題表可知，7月份比1月份氣溫高，空氣分子無規(guī)則熱運動加劇，A正