第八章 4
基础达标
1．下列关于气体分子运动的说法不正确的是( )
A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，无相互作用力
B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动
C．分子沿各个方向运动的机会相等
D．分子的速率分布毫无规律
【答案】D
解析：分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动．大量分子运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多，两头少”的规律．
2．(2017淮安校级期中)关于气体压强，以下理解不正确的是( )
A．从宏观上讲，气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小
B．从微观上讲，气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的
C．容器内气体的压强是由气体的重力所产生的
D．压强的国际单位是帕，1
Pa＝1
N/m2
【答案】C
解析：压强是压力与接触面积的比值，故从宏观上讲，气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小，故A正确；从微观上讲，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，故B正确；因密闭容器的气体分子数的密度一般很小，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，大小由气体分子数的密度和温度决定，与重力无关，故C不正确；根据公式p＝，压强的国际单位是帕，1
Pa＝1
N/m2，故D错误．本题选不正确的，故选C．
3．(2019上海校级模拟)理想气体就是( )
A．处于标准状况下的气体
B．不能忽略分子间势能的气体
C．严格遵守气体实验定律的气体
D．温度不太低、压强不太大的气体
【答案】C
解析：理想气体是物理学上为了简化问题而引入的一个理想化模型，在现实生活中不存在；通常状况下，严格遵从状态方程的气体，叫做理想气体，故C正确．
4．(2019郑州名校二模)在不同温度下，一定量气体的分子速率分布规律如图所示．横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示某速率附近单位区间内的分子数占总分子数的百分率，图线1、2对应的气体温度分别为t1、t2，且t1A．t1温度时，分子的最高速率约为400
m/s
B．对某个分子来说，温度为t1时的速率一定小于t2时的速率
C．温度升高，f(v)最大处对应的速率增大
D．温度升高，每个单位速率区间内分子数的占比都增大
【答案】C
解析：纵坐标表示的是不同速率的分子数所占的比例，而不是速率的大小．t1温度时，分子速率约为400
m/s的分子数所占的比例最大，分子速率可以大于、小于或等于400
m/s，故A错误；温度升高分子的平均动能增加，平均速率也增加，是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，并不是每个分子的速率都增加，故B错误；温度是分子的平均动能的标志，温度升高，速率大的分子所占的比例增加，f(v)最大处对应的速率增大，故C正确；温度升高，速率大的区间分子数占比增大，速率小的区间分子数占比减小，故D错误．
5．(多选)关于气体分子，下列说法中正确的是( )
A．由于气体分子间的距离很大，气体分子可以视为质点
B．气体分子除了碰撞以外，可以自由地运动
C．气体分子之间存在相互斥力，所以气体对容器壁有压强
D．在常温常压下，气体分子的相互作用力可以忽略
【答案】BD
解析：通常情况下，分子间距离较大，相互作用力可以忽略，气体分子能否视为质点应视具体问题而定，A错误，D正确；气体分子间除相互碰撞及与器壁的碰撞外，不受任何力的作用，可自由移动，B正确；气体对器壁的压强是由大量分子碰撞器壁产生，C错误．
6．(多选)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则( )
A．气体分子的平均动能增大
B．气体分子的平均动能减小
C．气体分子的平均动能不变
D．分子密度减小，平均速率增大
【答案】AD
解析：一定质量的理想气体，在压强不变时，由盖—吕萨克定律＝C可知，体积增大，温度升高，所以气体分子的平均动能增大，平均速率增大，分子密度减小，A、D对，B、C错．
能力提升
7．(多选)根据分子动理论，下列关于气体的说法中正确的是( )
A．气体的温度越高，气体分子无规则运动越剧烈
B．气体的压强越大，气体分子的平均动能越大
C．气体分子的平均动能越大，气体的温度越高
D．气体的体积越大，气体分子之间的相互作用力越大
【答案】AC
解析：由分子动理论知：气体的温度越高，气体分子无规则的热运动就越剧烈，所以选项A正确．而气体压强越大，只能反映出单位面积的器壁上受到的撞击力越大，可能是分子平均动能大的原因，也可能是单位时间内撞击的分子数目多的原因，所以选项B错误．温度是分子平均动能的标志，所以平均动能越大，则表明温度越高，所以选项C正确．气体分子间的距离基本上已超出了分子作用力的作用范围，所以选项D错误．
8．一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则( )
A．p增大，n一定增大
B．T减小，n一定增大
C．增大时，n一定增大
D．增大时，n一定减小
【答案】C
解析：只有p或T增大，不能得出体积的变化情况，A、B错误；增大，V一定减小，单位体积内的分子数一定增加，C正确，D错误．
9．(多选)封闭在汽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．气体分子的平均动能减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
【答案】BD
解析：由理想气体状态方程可知，当体积不变时，＝常数，T升高时，压强增大，B项正确；由于体积不变，分子密度不变，而温度升高，分子的平均动能增加，所以单位时间内，气体分子对容器壁碰撞次数增多，D项正确，A、C两项错误．
10．一定质量的某种理想气体，当体积减小为原来的一半时，其热力学温度变为原来的2倍时，它的压强变为原来的多少？试从压强和温度的微观意义进行解释．
【答案】4倍 解释见解析
解析：由理想气体状态方程＝恒量得，压强变为原来的4倍，从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是气体分子的密集程度，当体积减小为原来的一半时，气体分子的密集程度变为原来的两倍，这时气体的压强相应地变为原来的两倍，这时还要从另外一个因素考虑，即增加气体分子的平均动能，而气体分子的平均动能是由温度来决定的，气体的热力学温度变为原来的2倍，这时压强便在这两个因素(体积减小——分子密度程度增大，温度升高——分子的平均动能增大)的共同作用下变为原来的4倍．
11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3
m3，TA＝TC＝300
K，TB＝400
K．
(1)求气体在状态B时的体积；
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
【答案】(1)0.4
m3 (2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．
解析：(1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得＝，代入数据得VB＝0.4
m3．
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．(共37张PPT)
4 气体热现象的微观意义
我们已经学过物体的温度是物体分子平均动能的标志，还知道气体的压强与温度的关系、气体的体积与温度的关系都与分子的运动有关．那么，如何从气体分子的运动特点进行微观解释呢？
一、气体分子运动的特点
1．气体的微观结构特点
(1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的____倍以上．
【答案】(1)10
(2)气体分子间的相互作用力十分微弱．
气体分子间的距离很大，分子作用力十分微弱，通常认为气体分子除相互碰撞或与器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，因而气体能充满它能达到的整个空间．
2．气体分子运动的特点
对个别分子，在某一时刻速度的大小与方向有偶然性，因大量分子频繁碰撞，对大量分子来说，它们向各个方向运动的概率是相等的，分子速率呈现“中间多，两头少”．当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值在增加(如图所示)．
二、气体压强的微观意义
1．气体的压强是大量气体分子频繁地对____________而产生的．
【答案】容器的碰撞
2．影响气体压强的两个因素：(1)气体分子的________；(2)分子的________．
【答案】(1)平均动能 (2)密集程度
三、对气体实验定律的微观解释
1．玻意耳定律
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的________是一定的．在这种情况下，体积减小时，分子的________增大，气体的________就增大．
【答案】平均动能 密集程度 压强
2．查理定律
一定质量的气体，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，分子的平均动能________，气体的压强就________．
【答案】密集程度 增大 增大
3．盖—吕萨克定律
一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能______．只有气体的体积同时________，使分子的密集程度________，才能保持压强________．
【答案】增大 增大 减小 不变
1．统计规律
(1)掷硬币实验：
①实验条件：4枚硬币每次下落高度均相同(不宜太低)，硬币的大小、材料要相同，抛出方法要相同．
②实验现象：2枚硬币正面朝上的次数比例最多，1枚和3枚硬币正面朝上的次数比例略小，正面全部朝上和朝下的次数最少．
什么是统计规律，气体分子的运动特点有哪些
(2)统计规律：
大量偶然事件表现出来的整体规律为统计规律．
2．气体分子运动特点
(1)由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独看来，各个分子的运动都是不规则的，具有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动服从一定的统计规律．
(2)气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等．
(3)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小)的规律．
(4)温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，速率大的分子占的比例增大，速度小的分子占的比例减少，这也是统计规律的体现．
温馨提示：单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性，大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律．
1．(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是( )
A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等
B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少
【答案】BD
【解析】一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，速率不等，但大量分子的运动遵守统计规律，速率大和速率小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，A、C错，B对；温度升高时，分子平均动能增大，但对个别或少量(如10个)分子的动能有可能减少，D正确．
1．产生原因
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．气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．决定气体压强大小的因素
(1)微观因素
①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(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，气体压强就越大．
气体压强的产生原因和决定因素是什么
②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大．
(2)宏观因素
①与温度有关：温度越高，气体的压强越大．
②与体积有关：体积越小，气体的压强越大．
3．气体压强与大气压强不同
大气压强由重力而产生，随高度增大而减小．
气体压强是由大量分子撞击器壁产生的，大小不随高度而变化．
2．(2019北京名校二模)物质的宏观性质往往是大量微观粒子运动的集体表现．下面对气体温度和压强的微观解释，正确的是( )
A．气体的温度升高，气体的每一个分子运动速率都会变快
B．气体的温度升高，运动速率大的分子所占比例会增多
C．气体的压强变大，气体分子的平均动能一定变大
D．气体的压强变大，气体分子的密集程度一定变大
【答案】B
解析：温度是分子热运动平均动能的标志，气体的温度升高，分子热运动的平均动能增加，运动速率大的分子所占比例会增多，但不是每个分子速率均增加，故A错误，B正确；气体压强从微观角度看取决于分子数密度和分子热运动的平均动能，故气体的压强变大，气体分子的平均动能不一定变大，气体分子的平均动能也不一定变大，故C、D错误．
例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，由表得出下列结论正确的是( )
气体分子运动的特点
按速率大小划分的区间/(m·s－1)
各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%
0
℃
100
℃
100以下
1.4
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11.9
300～400
21.4
17.4
400～500
20.4
18.6
500～600
15.1
16.7
600～700
9.2
12.9
700～800
4.5
7.9
800～900
2.0
4.6
900以上
0.9
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
解析：由表格可以看出，在0
℃和100
℃两种温度下，分子速率在200～700
m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出B正确；在0
℃和100
℃两种温度下，分子速率较大的区间，100
℃时分子数所占比例较大，故100
℃时气体分子平均速率高于0
℃时气体分子平均速率，故C正确．
答案：BC
反思领悟：气体分子的运动特点：一是统计规律上看是大量分子的表现出来的“中间多，两头少”的速率分布规律，每个分子因频繁的碰撞，速度的大小和方向不断地改变；二是从温度上看温度是分子平均动能标志，温度升高是分子的平均速率变大，或说速率大的分子占的比例增大，速率小的分子占的比例减少，而不是大部分分子的速率增大了，少数分子的速率减小了．
1．(多选)x、y两容器中装有相同质量的氦气，已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度，但压强却低于y容器中氦气的压强.由此可知( )
A.x中氦气分子的平均动能一定大于y中氦气分子的平均动能
B.x中每个氦气分子的动能一定都大于y中每个氦气分子的动能
C.x中动能大的氦气分子数一定多于y中动能大的氦气分子数
D.x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动剧烈
【答案】ACD
解析：分子的平均动能取决于温度，温度越高，分子的平均动能越大，但对于任意一个氦气分子来说并不一定成立，故A正确，B错误；分子的动能也应遵从统计规律，即“中间多，两头少”，温度较高时，动能大的分子数一定多于温度较低时动能大的分子数，C正确；温度越高，分子的无规则热运动越剧烈，D正确.
例2 对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是( )
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
气体压强产生的原因及影响因素分析
解析：根据气体压强产生的原因可知：一定质量的理想气体的压强，由气体分子的平均动能和气体分子的密集程度共同决定．分子平均动能越大，单位时间内分子撞击器壁的次数越多，气体压强越大．A、C、D三个选项均只给定了其中一个因素，而另一个因素不确定，不能判断压强是变大还是变小，所以只有B正确．
答案：B
反思领悟：气体的压强是由大量的气体分子频繁地不断地碰撞器壁产生的，大小与气体分子的动能和单位时间内在器壁单位面积上碰撞的次数有关，即由气体分子的平均动能和气体分子的密集程度共同决定．
2．如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，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
【答案】C
解析：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错误；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，故pC＝pD，C正确；当温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错误.
例3 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
气体实验定律的微观解释
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AB．
答案：AB
反思领悟：气体的体积决定分子的密集程度，气体的温度反映着气体分子的平均动能，而压强又由气体分子的密集程度和平均动能决定．
3．(多选)对于一定质量的气体，当它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
【答案】AD
【解析】质量一定的气体，分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减少；体积减小，单位体积内的分子数增多，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均动能这两个因素的关系，可判知A、D正确，B、C错误．
