4.2 气体实验定律的微观解释 课件 (2)

课件39张PPT。第2节 气体实验定律的微观解释1.知道理想气体模型.
2.知道气体压强的微观意义.
3.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律. 重点：1.从微观角度认识理想气体.
2.从微观角度分析气体压强的产生及决定气体
压强大小的因素.
难点：用分子动理论和统计观点解释气体实验定律.一、理想气体
1.定义：严格遵从_____________的气体.
2.理想气体的微观特点
(1)分子大小与分子间距相比，可以_________.
(2)除碰撞外，分子间的_________可以忽略不计.
(3)理想气体不存在分子势能，其内能等于所有分子热运动
_____的总和.
(4)理想气体的内能只与气体的_____有关，而与气体的_____
无关.三个实验定律忽略不计相互作用动能温度体积3.理想气体的压强：(1)从分子动理论和统计观点看，理想气
体的压强是大量气体分子不断碰撞容器壁的结果，气体的压强
就是大量气体分子作用在器壁___________产生的平均作用力.
(2)微观上，理想气体压强与_________的分子数和分子的_____
_____有关.
(3)宏观上，一定质量的理想气体压强与_____和_____有关.单位面积上单位体积平均动能体积温度【判一判】
(1)大气压强是由于大气的重力作用产生的. ( )
(2)密闭容器内气体的压强是由于容器内气体重力产生的.( )
(3)密闭容器内气体的压强是由于气体分子碰撞容器壁产生的.
( )
提示：大气压强是由于大气的重力作用产生的，(1)正确.密闭容器内气体的压强不是由于气体重力产生的，而是气体分子不断碰撞容器壁产生的，(2)错，(3)正确.二、对气体实验定律的微观解释
1.玻意耳定律：一定质量的理想气体,温度保持不变时,分子的
_________是一定的.在这种情况下,体积_____时,分子的密集程
度增大,气体的压强就_____.
2.查理定律：一定质量的理想气体,体积保持不变时,分子的___
_______保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的_________
增大,气体的压强就增大.
3.盖·吕萨克定律：一定质量的理想气体,温度升高时,分子的
_________增大.只有气体的体积同时增大,使分子的_________减
小,才能保持压强不变.平均动能减小增大密集程度平均动能平均动能密集程度【想一想】把小皮球拿到火炉上面烘烤一下，它就会变得更硬一些(假设忽略球的体积的变化).你有这种体验吗？你怎样解释这种现象？
提示：小皮球内单位体积的气体分子数没发生变化，把小皮球拿到火上烘烤，意味着球内气体分子的平均动能变大，故气体的压强增大，球变得比原来硬一些. 理想气体及气体的压强
【探究导引】
在学习物理的过程中，为了突出主要因素，忽略次要因素，建立了许多理想模型，请思考以下问题：
(1)理想气体分子的大小是否考虑？
(2)气体的压强与分子质量的大小是否有关？【要点整合】
1.理想气体
(1)从宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵从气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体.
(2)从微观上讲，理想气体应有如下性质：分子间除碰撞外无其他作用力；分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.显然这样的气体是不存在的，只是实际气体在一定程度上的近似.(3)从能量上看，理想气体在微观上，本质是忽略了分子力，所以其状态无论怎么变化都没有分子力做功，即没有分子势能的变化，于是理想气体的内能只有分子动能，不考虑分子势能，即一定质量的理想气体的内能完全由温度决定.2.决定气体压强的因素
(1)宏观因素：决定气体压强的宏观因素有气体的温度和体积.若温度不变， ；若体积不变，p∝T.若温度和体积同时都发生变化，可根据气态方程确定气体的压强.
(2)微观因素：由于气体的压强是大量气体分子与器壁发生频繁的碰撞而产生的，所以气体压强的大小是由气体分子单位时间内在单位面积上与器壁碰撞的次数及每次碰撞时对器壁的作用力的大小共同决定的.因此气体的压强在微观上由气体分子的密度和气体分子的平均动能共同决定.【特别提醒】封闭容器中的气体体积一般很小，由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，大小由气体的密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的.【典例1】一定质量的理想气体，在状态变化后密度增大为原来的4倍，气体的压强和热力学温度与原来相比可能是( )
A.压强是原来的4倍，温度是原来的2倍
B.压强和温度都为原来的2倍
C.压强是原来的8倍，温度是原来的2倍
D.压强不变，温度是原来的 【思路点拨】气体压强的决定因素是温度和体积，因此解答本题采用以下思路：【规范解答】选C、D.密度增大为原来的4倍，则体积变为原来
的 ，根据 ，A、B错误，C、D正确.【总结提升】用微观理论判定压强变化的方法
(1)根据条件判定分子的密度是否发生变化.
(2)根据条件判定分子的平均动能是否发生变化.
(3)比较判定每秒内单位面积上分子作用于容器壁的力是否发
生变化.
(4)明确常用说法.温度的微观常用说法是分子的平均动能、分
子热运动的剧烈程度、分子运动的平均速率等；体积的微观常
用说法是分子密度、分子之间的距离.通过各个微观量来反映
气体的实验定律.【变式训练】下列各组物理量哪些能决定气体的压强( )
A.分子的平均动能和分子种类
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】选B.气体的压强是由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上的分子数就越多，则气体的压强越大.另外气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时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度和分子的平均动能，故B项正确. 气体实验定律的微观解释
【探究导引】
气体的状态可以用体积、温度、压强三个参量描述，气体的状态变化时，可以从宏观和微观的角度进行分析，请思考以下问题：
(1)怎样从微观的角度去解释三个气体实验定律？
(2)温度升高，气体的压强一定增大吗？【要点整合】
1.玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小.
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变.体积减小，分子越密集，单位时间内撞到器壁单位面积上的分子数就越多，气体的压强就越大.2.查理定律
(1)宏观表现：一定质量的气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小.
(2)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以，气体的压强增大.3.盖·吕萨克定律
(1)宏观表现：一定质量的气体，在压强不变时，温度升高，体积增大;温度降低，体积减小.
(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素——减小分子密度，所以，气体的体积增大.【特别提醒】(1)温度不变时，一定质量的气体体积减小，单位体积内的分子数增加.
(2)体积不变时，一定质量的气体温度升高，分子平均动能增大.
(3)压强不变时，一定质量的气体温度升高，气体体积增大，单位体积内的分子数减少.【典例2】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【思路点拨】对气体实验定律的解释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平均动能进行分析讨论.
【规范解答】选A、B.根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错.【变式训练】对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则( )
A.当体积减小时，N必定增加
B.当温度升高时，N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D.当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变【解析】选C.一定质量的气体，在单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数，取决于分子的密集程度和分子运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故A、B错；压强不变，说明气体分子对器壁单位面积上的撞击力不变，若温度改变，则气体分子平均动能必改变，要保持撞击力不变，则碰撞次数必改变，故C正确；若体积不变，单位体积内分子数不变，但温度变了，即分子运动剧烈程度变了，则N一定改变，故D错.【变式备选】如图所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说法正确的是( )
A.在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多
B.在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多
C.在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多
D.单位体积的分子数两状态一样多【解析】选B.由V-T图象知，气体在a、b两状态压强相等，a状态温度较低，体积较小，故单位时间内a状态撞在单位面积上的分子数较多，故B正确，A、C、D错误.【温馨提示】液体和气体都能产生压强，但其产生机理不同，容易混淆，考试中常常考查此部分内容，处理这类问题一定要从液体和气体压强产生的原因上加以区分.【典例】如图为两个完全相同的密闭容器，甲中恰好装满液体，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA＞pB，乙容器中pC=pD
D.当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大【思路点拨】解答本题需注意以下两点：【规范解答】选C.甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错；液体的压强p=ρgh，hA＞hB，可知pA＞pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC=pD，C对；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错.从微观角度分析气体压强变化的技巧
(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在单位时间内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)只有知道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.【案例展示】对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是
( )
A.当分子热运动变剧烈时，压强必增大
B.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C.当分子间平均距离变大时，压强必变大
D.当分子间平均距离变大时，压强必变小【规范解答】选B.分子热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均动能增大，但不知气体分子的密集程度如何变化，故压强的变化趋势不明确，A错B对；分子间平均距离变大，表明气体的分子密集程度变小，但因不知此时分子的平均动能如何变化,故气体的压强不知如何变化，C、D错.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：