4.2 气体实验定律的微观解释 课件 (1)

课件29张PPT。第2节　气体实验定律的微观解释1．学会：用分子动理论解释气体的实验定律
2．理解：气体压强的形成原因
3．认识：①理想气体及其内能
②气体分子运动的特点一、理想气体
?定义：在任何温度任何压强下都严格遵从三个________的气
体．
?实际气体在压强 (相对大气压)，温度_______(相对室温)
时可当成理想气体处理．
?理想气体是一种 的模型，是对实际气体的 ．
?理想气体的分子模型
(1)分子本身的大小和它们之间的距离相比较可忽略不计．
(2)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无
_________，一定质量的理想气体内能只与_____有关．实验定律不太大不太低理想化科学抽象分子势能温度
(1)玻意耳定律：一定质量的理想气体分子总数不变，温度保持不变时，分子________也保持不变．当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，___________也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小．
(2)查理定律：一定质量的理想气体，在体积保持不变时，
__________________保持不变．当温度升高时，____
_________增大，___________也增大；当温度降低时，分
子平均动能减小，气体的压强也减小．二、实验定律的微观解释平均动能气体的压强单位体积内的分子数分子平均动能气体的压强(3)盖·吕萨克定律：当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数相应减少，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大；当气体的温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强减小，为保持气体压强不变，单位体积的分子数相应增大，若分子总数保持不变，气体的体积必然减小．
对理想气体应从以下几个方面理解：
(1)理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象．
(2)宏观上：理想气体是严格遵从气体实验定律的气体．
(3)微观上：理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点．
理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关．
?对理想气体的理解特别提示：理想气体的内能与气体的体积无关，只与温度有关．温度升高，内能增大，温度降低，内能减小．
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁的碰撞器壁，就对器壁产生了持续、稳定的压强．所以从分子动理论的观点看来，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．
压强取决于两个微观因素，一是单位体积内的分子数，另一个是分子的平均动能．对于质量一定的气体，两个微观因素分别对应两个宏观物理量：单位体积的分子数的变化由体积反映出来；分子平均动能大小的变化由气体的温度反映出来．一定质量气体的状态变化规律都可以从这两个宏观因素对压强的影响得到解释．?气体压强的微观意义总之，从微观上看，气体压强的大小跟两个因素有关：一是气体分子的平均动能，另一个是分子密集程度(即单位体积内的分子数)．从宏观上看，气体压强与温度和体积有关．
(1)一定质量的气体，分子的总数是一定的．在温度保持不变时，分子的平均动能也保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体分子的密集程度就增大到原来的几倍，因此压强就增大到原来的几倍，所以气体压强与体积成反比，这就是玻意耳定律的微观解释．?气体实验定律的微观解释(2)气体的质量一定，体积保持不变，即气体分子的密集程度不变．在这种情况下，温度升高，则分子平均动能随着增大，于是分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数将增多，并且每次碰撞对器壁的冲力增大，因而气体的压强随着增大，这就是查理定律的微观解释．
(3)一定质量的气体，欲保持压强不变，则当温度升高时，其体积必增大，这是因为：由于温度升高，气体分子的平均速率增大了，使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多，且每次碰撞对器壁的冲力增大了，于是有使压强增大的倾向；但是，如果体积同时适当增大，即气体分子的密集程度减小，使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数相应减少，这就使气体的压强又有减小的倾向．这两种倾向相互抵消，从而可以保持气体压强不变．这就是盖·吕萨克定律的微观解释．
下列说法正确的是 (　　)．
A．氢气、氧气、氮气等气体就是理想气体
B．理想气体是可以被无限压缩的
C．理想气体的分子势能为零
D．只有在压强不太大、温度不太低时，实际气体才能当
作理想气体来处理【例1】对理想气体概念的理解思路点拨：紧紧抓住理想气体的概念和特点逐项分析判断．
解析　像氢气等是自然界实际存在的气体，而理想气体并不存在，所以氢气、氧气等实际气体永远也成不了理想气体．但是，当压强不太大、温度不太低时，实际气体也能较好地符合气体实验定律，这时才可把它们当理想气体看待，因此选项A不正确、选项D正确．由于理想气体分子间无作用力，所以理想气体可被无限压缩且无分子势能，故选项B、C均正确．本题答案应为B、C、D.
答案　BCD借题发挥　自然界中实际存在的气体，在压强不太大，温度不太低的条件下，可以把它们看成理想气体． 关于理想气体，下列说法正确的是 (　　)．
A．温度极低的气体也是理想气体
B．压强极大的气体也遵守气体实验定律
C．理想气体是对实际气体的理想化模型
D．理想气体实际并不存在
解析　气体实验定律是在压强不太大，温度不太低的情况下得出的，温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小，趋向于液体，故答案为C、D.
答案　CD【变式1】 气缸内封闭着一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时 (　　)．
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．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
思路点拨：用分子动理论和统计观点解释气体压强的产生和影响气压强的因素．【例2】对气体压强的理解解析　一定质量的理想气体，体积不变，分子数密度一定，当温度升高时分子的平均动能变大，平均速率变大，每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，冲力增大，因而气体压强一定增大，故A、C错，B、D正确．
答案　BD
借题发挥　影响气体压强的因素有温度和体积，微观量是分子平均动能和分子密集程度(单位体积内分子数)． 下列关于气体的说法中，正确的是 (　　)．
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁
在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量的气体其体积不变，气体分子的平均动能越
大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大【变式2】解析　由于气体分子运动的无规则性，遵循统计规律，气体向各个方向运动的分子数目相等，器壁各个方向上的压强相等，A错；气体的温度升高，平均速率增大，并非所有分子的速率都变大，B错；一定体积的气体，分子密集程度一定，分子的平均动能越大，气体的压强就越大，C
正确；气体的压强大小取决于分子密集程度及分子的平均动能，气体的分子数多，压强不一定就大，D错．
答案　C
对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是 (　　)．
A．压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变
B．压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小
C．压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变
D．压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大
?【例3】对气体实验定律的微观解释思路点拨：对于气体的各物理量的变化情况可运用气体实验定律、理想气体状态方程加以判断，也可根据压强、分子平均动能等的微观意义加以分析判断．
解析　当体积增大时，单位体积内的分子数减少，只有当气体的温度升高、分子平均动能增大时，压强才能增大，A正确，B错误；当体积减小时，单位体积内的分子数增多，温度不变、降低、升高都可能使压强增大，C错误；同理体积增大时，温度不变、降低、升高，压强都可能减小，故D正确．故选A、D.
答案　AD
借题发挥　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的平均动能进行讨论，从微观因素方面对气体实验定律进行解释． 如图4－2－1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
(　　)．
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 【变式3】解析　从p－V图象中的AB图线看，气体状态由A变到B为等容升压，根据查理定律，压强与热力学温度成正比，选项A中温度不变是不正确的，应该是压强增大、温度升高，内能增加，选项B正确；气体的温度升高时，分子平均速率增大，故选项C正确；气体压强增大，温度升高，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故选项D错．
答案　B下列说法正确的是 (　　)．
A．理想气体严格遵守气体实验定律
B．从微观角度看，理想气体的分子还是有一定体积的
C．自然界中不存在理想气体，因此研究理想气体无任何
价值
D．理想气体的内能与气体所含的分子总数和气体的温度
有关对理想气体的理解1．解析　理想气体分子没有大小，B错，通常遇到的气体在温度不太低，压强不太大的条件下，都可以看作理想气体，故C错．正确答案为A、D.
答案　AD
关于理想气体，下列说法中哪些是正确的 (　　)．
A．严格遵守玻意耳定律和查理定律的气体称为理想气体
B．理想气体客观上是不存在的，它只是实际气体在一定
程度上的近似
C．温度不太低(和室温比较)和压强不太大(和大气压比较)
条件下的实际气体可以近似看成理想气体
D．和质点的概念一样，理想气体是一种理想化的模型
答案　ABCD2．下列说法中正确的是 (　　)．
A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
B．一定质量的气体温度不变，压强增大时，其体积必减小
C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
解析　一定质量的气体压强由温度和体积共同决定，体积减小，温度也有可能降低，选项A正确．温度不变，压强增大，则体积必减小，选项B正确．气体的压强是由气体分子频繁地撞击器壁而产生的，选项C错误．失重时，密闭容器内的气体对器壁的压强不变，选项D错误．
答案　AB对气体压强的微观解释3．下列各组物理量哪些能决定气体的压强 (　　)．
A．气体的体积和温度
B．分子密集程度和分子的平均动能
C．分子总数和分子的平均动能
D．分子密集程度和分子种类
解析　气体的压强是由于大量分子碰撞器壁而引起的，气体分子的密集程度越大(即单位体积内分子数越多)，在单位时间内撞击器壁单位面积的分子就越多，分子密集程度越大，气体的压强就越大．另外气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大．而温度是分子平均动能的标志，所以温度越高，气体密集程度越大，气体的压强就越大．应选A、B.
答案　AB4．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)．
A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小
C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小
D．温度升高，压强和体积都可能不变
解析　根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确．温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小．压强不变，温度降低时，体积减小，气体密度增大．温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变．综上所述，正确答案为A、B.
答案　AB对实验定律的微观解释5．