人教版高二物理選修3-3-8.4氣體熱現(xiàn)象的微觀意義課件(共38張PPT)

1、8.4 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義甲：我很怕坐飛機(jī)，我問(wèn)過(guò)專(zhuān)家，每架飛機(jī)上 有炸彈的概率是萬(wàn)分之一萬(wàn)分之一雖然 很小，但還沒(méi)小到可以忽略不計(jì)的程度， 所以我以前從來(lái)不坐飛機(jī)。乙：可是你今天為什么來(lái)坐飛機(jī)了？甲：我又問(wèn)過(guò)專(zhuān)家，每架飛機(jī)上有一顆炸彈的概率是萬(wàn)分之一， 但每架飛機(jī)上同時(shí)有兩顆炸彈的概率只有億分之一這已經(jīng) 小到可以忽略不計(jì)了。乙：但兩顆炸彈與你坐不坐飛機(jī)有什么關(guān)系？甲：當(dāng)然有關(guān)系啦不是說(shuō)同時(shí)有兩顆炸彈的概率很小嗎，我 現(xiàn)在自帶了一顆炸彈，飛機(jī)上再有一顆幾乎是不可能的， 所以我才放心地來(lái)坐飛機(jī)！乙：#￥%&我和你想的一樣，我也帶了一顆！ 笑話一、隨機(jī)性與統(tǒng)計(jì)規(guī)律1、在一定條件下，若某事件必然出

2、現(xiàn)，這個(gè)事件叫做必然事件2、若某件事不可能出現(xiàn)，這個(gè)事件叫做不可能事件3、若在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，這個(gè)事件叫做隨機(jī)事件隨機(jī)事件的出現(xiàn)是不是就沒(méi)有統(tǒng)計(jì)規(guī)律了呢？擲幣實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)方法】1、將4枚硬幣握在手中，在桌面上隨意投擲10次。2、記錄每次投擲時(shí)正面朝上的硬幣數(shù)。3、統(tǒng)計(jì)共10次投擲中有0、1、2、3、4枚硬幣正面朝上的 次數(shù)，并將結(jié)果填入表格中?？偣餐稊S的次數(shù) 4枚硬幣中正面朝上的硬幣枚數(shù)01234我的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)10我所在大組的數(shù)據(jù)全班的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)象次數(shù)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹垦芯侩S機(jī)事件的出現(xiàn)是否存在規(guī)律性伽爾頓板統(tǒng)計(jì)規(guī)律演示大量的偶然事件服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律討論:上面的實(shí)驗(yàn)給我

3、們什么啟示?1、個(gè)別事件的出現(xiàn)有其偶然性2、大量隨機(jī)事件的整體會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律 -統(tǒng)計(jì)規(guī)律你能例舉一些生活中運(yùn)用統(tǒng)計(jì)規(guī)律的實(shí)例嗎？ 分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都具有不確定性。但物體是由大量分子組成的，因而物體的熱現(xiàn)象的宏觀特性是由大量分子的集體行為決定的。所以看起來(lái)無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)，也必定是有一定的規(guī)律的統(tǒng)計(jì)規(guī)律氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1、氣體間的距離較大，分子間相互作用力十分微弱，可認(rèn)為氣體分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除碰撞的瞬間外，分子之間以及分子和器壁之間都無(wú)相互作用力.2、分子之間和分子與器壁之間的碰撞,都是完全彈性碰撞.除碰撞以外,分子的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。4、氣體分子與容器的碰撞十分

4、頻繁，常溫下空氣分子每秒與1cm2的容器壁的碰撞次數(shù)高達(dá)3.591023 次。3.氣體分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，但對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)會(huì)均等。麥克斯韋速率分布函數(shù)1860年麥克斯韋推導(dǎo)出理想氣體的速率分布律。在平衡態(tài)下，當(dāng)氣體分子間的相互作用可以忽略時(shí)，分布在任一速率區(qū)間 vv+dv 的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率為：二、麥克斯韋速率分布定律 麥克斯韋速度分布律m：一個(gè)分子的質(zhì)量 k：玻耳茲曼常量 T：系統(tǒng)的溫度1859年，麥克斯韋首先用碰撞概率方法導(dǎo)出。麥克斯韋速率分布函數(shù)麥克斯韋速率分布曲線某一溫度下麥克斯韋速率分布曲線1955年，美國(guó)

5、哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家密勒和庫(kù)士利用實(shí)驗(yàn)比較精確的驗(yàn)證了麥克斯韋速率分布律。密勒和庫(kù)士實(shí)驗(yàn) 以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，可使不同速率的汞分子通過(guò)而沉淀在屏上，用測(cè)微光度計(jì)測(cè)量屏上的沉淀厚度，從而可得到不同速率區(qū)間的分子數(shù)的相對(duì)比值，測(cè)量結(jié)果與麥克斯韋速率分布律相當(dāng)精確的吻合！（3）大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大。 盡管大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但分子的速率卻按一定的規(guī)律分布。二、氣體溫度的微觀意義2.微觀意義：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志a為比例常數(shù)定量的分析可以得出：理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均

6、動(dòng)能成正比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(duì)應(yīng)的溫度分別為 T，T，T，則()A. TTTB. TTTCTT，TTDTTT答案：B三、氣體壓強(qiáng)的微觀意義 密閉容器中的氣體對(duì)器壁有壓強(qiáng)，且對(duì)各個(gè)器壁的壓強(qiáng)相等。氣體壓強(qiáng)究竟是如何產(chǎn)生的呢？二、氣體壓強(qiáng)的微觀意義1產(chǎn)生原因單個(gè)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，就對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。氣體的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。2決定氣體壓強(qiáng)大小的因素(1)微觀因素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)大，在

7、單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強(qiáng)就越大；氣體分子的平均動(dòng)能：氣體的溫度高，氣體分子的平均動(dòng)能就大，每個(gè)氣體分子與器壁的碰撞(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(shí)間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累計(jì)沖力就大，氣體壓強(qiáng)就越大。三、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1玻意耳定律(等溫變化) p1V1=p2V2微觀解釋?zhuān)簻囟炔蛔儯肿拥钠骄鶆?dòng)能不變。體積減小，分子越密集，單位時(shí)間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖所示。2查理定律(等容變化) 微觀解釋?zhuān)后w積不變，則分子密度不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，分子撞擊器壁的作用力變大，

8、所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖所示。3蓋呂薩克定律(等壓變化)微觀解釋?zhuān)簻囟壬?，分子平均?dòng)能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強(qiáng)不變，則需影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素分子密度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示。例1、在一定溫度下，某種理想氣體的分子速率分布應(yīng)該是 （ ）A、每個(gè)氣體分子速率都相等B、每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目很少C、每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布是均勻的D、每個(gè)氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目很多B課堂練習(xí)例2.下列關(guān)于氣體的說(shuō)法中，正確的是（ ）A、由于氣體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，所以密閉容器的器壁在各個(gè)

9、方向上的壓強(qiáng)可能會(huì)不相等B、氣體的溫度升高時(shí)，所有的氣體分子的速率都增大C、一定體積的氣體，氣體分子的平均動(dòng)能越大，氣體的壓強(qiáng)就越大D、氣體的分子數(shù)越多，氣體的壓強(qiáng)就越大C例3.對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體的體積不變，溫度升高，那么下列說(shuō)法中正確的是 A氣體的壓強(qiáng)增大B單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多C每個(gè)分子的速率都增大D氣體分子的密度增大AB例4.對(duì)于一定量的理想氣體，下列四個(gè)論述中正確的是（ ）A當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大B當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可以不變C當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小D當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大B1、下列說(shuō)法正確的是 （ ）A、氣體體

10、積就是每個(gè)氣體分子體積之和B、氣體壓強(qiáng)的大小，只取決于分子平均速率C、溫度升高，氣體分子中速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增多，分子平均速率增大D、一定量的氣體，溫度一定，體積減小，分子密度增大CD練習(xí)：3.對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（ ）A壓強(qiáng)增大，體積增大，分子的平均動(dòng)能一定增大B壓強(qiáng)減小，體積減小，分子的平均動(dòng)能一定增大C壓強(qiáng)減小，體積增大，分子的平均動(dòng)能一定增大D壓強(qiáng)增大，體積減小，分子的平均動(dòng)能一定增大A根據(jù)你的理解談一談氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)有哪些區(qū)別？答案：氣體壓強(qiáng)特指封閉氣體的壓強(qiáng)，因密閉容器中的氣體密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由

11、氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體的密度和溫度決定，與地球的引力無(wú)關(guān)，氣體對(duì)上下左右器壁的壓強(qiáng)都是大小相等的。探究應(yīng)用大氣壓卻是由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)。如果沒(méi)有地球引力作用，地球表面就沒(méi)有大氣，從而也不會(huì)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(qiáng)最終還是通過(guò)分子碰撞實(shí)現(xiàn)對(duì)放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，但最終壓強(qiáng)中氣體的重力占主要因素。 如圖所示，兩個(gè)完全相同的圓柱形密閉容器，(甲)中恰好裝滿(mǎn)水，(乙)中充滿(mǎn)空氣，則下列說(shuō)法中正確的是(容器容積恒定)()A兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的對(duì)氣體壓強(qiáng)的理解C(甲)容器中pApB，(乙)容器中pCpDD當(dāng)溫度升高時(shí)，pA、pB變大，pC、pD也要變大C小結(jié)：一.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1、氣體分子可以在自由移動(dòng)，從而可以充滿(mǎn)任何容器2、從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，因此對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向