第2节 气体分子运动与压强
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.初步了解什么是“统计规律”．
2．理解气体分子运动的特点，知道气体分子速率分布规律．(重点)
3．理解气体压强产生的微观原因，知道影响压强的微观因素．(难点)
偶 然 中 的 必 然 —— 统 计 规 律
1．气体分子运动的特点
气体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的．
2．现象
某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律．
3．定义
大量偶然事件表现出来的整体规律．
4．气体分子速率分布规律
(1)图象
图1-2-1
(2)规律
在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律．当温度升高时，该分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动．
1．气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大．(×)
2．某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等．(√)
3．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化．(×)
气体分子运动的统计规律有几个特点？
【提示】 (1)气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等．
(2)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)、两头少(速率大或小的分子数目少)的规律．
探讨1：为什么气体会充满它能到达的整个空间？
【提示】 由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱．通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间．
探讨2：为什么说分子的运动是杂乱无章的，但大量分子的运动会表现出一定的规律性？
【提示】 气体分子的密度很大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，所以分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等，所以说大量分子的运动会表现出一定的规律性．
1．气体的微观结构特点
(1)气体分子间的距离较大，大于10r0(10－9m)，气体分子可看成无大小的质点．
(2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用．
2．气体分子运动的特点
(1)气体分子可以在空间自由移动而充满它所能到达的任何空间．
(2)气体分子间频繁发生碰撞
一个空气分子在1 s内与其他分子的碰撞达6.5亿次之多，分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子杂乱无章地做无规则运动．
(3)某时刻，气体分子沿各个方向运动的概率相同．某时刻，沿任何方向运动的分子都有，且沿各个方向运动的分子数目是相等的．
1．气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小．下表是氧气分别在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表能得出结论( )
按速率大小划分
的区间(m/s)
各速率区间的分子数占
总分子数的百分比(%)
0 ℃
100 ℃
100以下
100～200
200～300
300～400
400～500
500～600
600～700
700～800
800～900
900以上
1.4
8．1
17．0
21．4
20．4
15．1
9．2
4．5
2．0
0．9
0.7
5．4
11．9
17．4
18．6
16．7
12．9
7．9
4．6
3．9
A.气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同
B．大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小
C．随着温度升高，气体分子的平均速率增大
D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化
E．随着温度的升高，速率大的分子数变多
【解析】 根据表格数据，逐项分析如下：
选项
分析
结论
A
两种温度下，速率低于200 m/s和高于700 m/s的分子数比例明显较小
×
B
分子速率在200 m/s～700 m/s之间的分子数比例较大
√
C
比较0 ℃和100 ℃两种温度下，分子速率较大的区间，100 ℃的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，0 ℃的分子数所占比例较大．气体分子的平均速率随温度升高而增大
√
D
比较0 ℃和100 ℃两种温度下，可看到气体分子的平均速率随温度的变化而变化
×
E
比较0 ℃和100 ℃两种温度下，100 ℃时速率大的分子数占总分子数的百分比变大
√
【答案】 BCE
2．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图1-2-2所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则TⅠ、TⅡ、TⅢ的高低关系为________.
图1-2-2
【解析】 一定质量的气体，温度升高时，速率增大的分子数目增加，曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知TⅢ>TⅡ>TⅠ.
【答案】 TⅢ>TⅡ>TⅠ
气体分子速率分布规律
表中只是给出了氧气在0 ℃和100 ℃两个温度下的速率分布情况，通过分析比较可得出：
1．在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布．
2．温度越高，速率大的分子比例较大．这个规律对任何气体都是适用的．
气 体 的 压 强
1．产生原因
大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强．
2．压强特点
气体内部压强处处相等．
3．决定因素
(1)气体的温度．(2)单位体积内的分子数．
1．气球内气体压强是由于气体重力作用产生的．(×)
2．影响气体压强的因素有温度、体积．(√)
3．当温度升高时，气体压强一定变大．(×)
用小滚珠作空气分子模型，把装有滚珠的杯子拿到秤盘上方某处，把1粒滚珠倒在秤盘上，秤的指针会摆动一下．再在相同的高处把100粒或更多的滚珠快速倒在秤盘上，秤的指针会在一个位置附近摆动，如图1-2-3，如果使这些滚珠从更高的位置倒在秤盘上，可以观察到秤的指针所指示的压力更大．想一想，为什么？
图1-2-3
【提示】 释放位置越高，滚珠对秤盘的冲击力越大．
探讨1：气体压强是由气体分子间的相互作用产生的吗？
【提示】 不是．气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的．
探讨2：气体压强和大气压是一回事吗？
【提示】 不是．气体压强由气体分子频繁地碰撞器壁产生，大小由气体的体积和温度决定，与地球引力无关；大气压强是由于空气受到重力作用而对浸在其中的物体产生的压强，随高度的升高而减小，如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就没有大气压强．
1．产生原因
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，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．
2．气体压强的决定因素
宏观因素
微观因素
温度
体积
气体分子密度
气体分子平均速率
在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大
在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大
气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多
气体的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的撞击力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计撞击力就大
3.气体压强与大气压强的区别与联系：
气体压强
大气压强
区
别
(1)因密闭容器的气体分子的密集程度一般很小，由气体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．
(1)由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强．
区
别
(2)大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关．
(3)气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的.
(2)地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值．
(3)大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强.
联
系
两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的.
3．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是( )
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加
E．气体分子的疏密程度不变
【解析】 气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大．所以B、D、E项正确，A、C均不正确．
【答案】 BDE
4．在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力
B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
C．容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变
D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等
E．容器以9.8 m/s2的加速度向上运动时，容器内气体的压强增大
【解析】 气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无关．故A、E错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
气体压强的分析技巧
(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、持续地碰撞．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.
(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与温度．
(3)只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，不能根据任何单个因素的变化确定压强是否变化．
课件33张PPT。知识点一知识点二学业分层测评偶 然 中 的 必 然 —— 统 计 规 律 无规则瞬息万变偶然的不确定偶然大量的温度中间多、两头少升高增大速率大整体规律 气 体 的 压 强 稳定处处相等温度单位体积
