1.3 分子運動速率分布規(guī)律-1

3分子運動速率分布規(guī)律第一章

分子動理論目錄CONTENTS氣體分子運動的特點01氣體壓強的微觀解釋分子運動速率分布圖像0302伽爾頓板實驗思考與討論：(1)從頂部入口放入一個小球時，小球落入下面等寬的狹槽是不是偶然的？

(2)從頂部入口投入大量小球時，這些小球落入狹槽的分布情況有沒有什么規(guī)律？

(3)生活中還有那些類似現(xiàn)象？情況1情況2情況3情況45種情況均是隨機事件扔4枚硬幣，出現(xiàn)花色的可能情況有幾種？情況5分組實驗：

每個人都把4枚硬幣握在手中,在桌面上隨意投擲10次,記錄每次投擲是正面朝上的硬幣數(shù),統(tǒng)計共10次投擲中有0,1,2,3,4枚硬幣正面朝上的次數(shù)各是多少,將結果填在以下表格中

4枚硬幣中正面朝上的硬幣枚數(shù)

01234小組一的數(shù)據(jù)

小組二的數(shù)據(jù)

全班的數(shù)據(jù)

思考與討論：(1)從剛才的小實驗，硬幣正面朝上和朝下是一個偶然事件還是必然事件？

(2)隨著實驗次數(shù)的增加，你發(fā)現(xiàn)了什么樣的規(guī)律？(3)這個規(guī)律成立的前提條件是什么？(4)你還能舉出哪些類似的例子？(5)這些事例給了你哪些啟發(fā)，你認為如何研究氣體分子運動規(guī)律？單個氣體分子的運動是無規(guī)則的研究氣體分子運動的特點思路:四枚硬幣,每投擲一次,正面朝上的硬幣數(shù)是不確定的投擲多次后,正面朝上的硬幣數(shù)存在著一定的統(tǒng)計規(guī)律大量氣體分子的運動也應該存在一定的統(tǒng)計規(guī)律(微觀宏觀)類比(微觀宏觀)類比熱現(xiàn)象氣體分子運動的特點01思考與討論(1)氣體分子的大小相對于氣體分子間的空隙來說很小，我們研究氣體分子運動的性質(zhì)時，可否將氣體分子看成質(zhì)點？

(2)氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運動性質(zhì)是怎樣的？

(3)為什么說氣體分子的運動是雜亂無章的？

(4)試分析總結氣體分子運動的特點？

(1)氣體分子的大小相對于氣體分子間的空隙來說很小，我們研究氣體分子運動的性質(zhì)時，可否將氣體分子看成質(zhì)點？

氣體分子間的空隙大約是氣體分子直徑的10倍左右，所以我們可以認為氣體分子的大小相對于氣體分子間的空隙來說很小，在研究氣體分子的運動時，可以把氣體分子看成質(zhì)點。（2）氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運動性質(zhì)是怎樣的？

由于氣體分子間的空隙比較大，氣體分子間的作用力很弱，所以除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力而做勻速直線運動。（3）為什么說氣體分子的運動是雜亂無章的？

①氣體分子做勻速直線運動，氣體能充滿它能達到的整個空間。②氣體分子的數(shù)密度十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個分子速度的大小和方向頻繁地改變。③在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有。（4）試分析總結氣體分子運動的特點？

①對某個分子而言，分子在做勻速直線運動，在某一時刻，沿著什么方向、以多大的速率運動都具有偶然性。②對于大量分子而言，分子的運動具有規(guī)律性，即在某一時刻，向著任何方向運動的分子都有，且向著各個方向運動的分子數(shù)目近似相等。③大量分子的集體行為具有統(tǒng)計規(guī)律。分子運動速率分布圖像02

下表是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況。氧氣分子的速率分布圖

觀察圖表，思考一下，0℃和100℃氧氣分子的速率有什么特點？(1)兩個溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是不同的。(2)分子速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布。(3)溫度升高時，速率大的分子數(shù)增加，速率小的分子數(shù)減少。特點總結：(4)圖線與橫軸所圍面積相等，都等于1。氣體壓強的微觀解釋03

從分子動理論的觀點來看，氣體對容器的壓強源于氣體分子的熱運動，當它們飛到器壁時，就會跟器壁發(fā)生碰撞（可視為彈性碰撞），就是這個撞擊對器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強。1.氣體壓強產(chǎn)生的原因氣體分子受到的沖量：氣體分子受到的作用力：器壁受到的作用力：2.器壁所受作用力大小模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理3.模擬實驗現(xiàn)象：（1）單顆豆粒給秤盤的壓力很小，作用時間很短，豆粒對秤盤的撞擊是間斷的。（2）大量豆粒對秤盤的頻繁碰撞，對秤盤產(chǎn)生了一個持續(xù)的相對均勻的壓力。（3）高度增大，豆粒落到秤盤上時的動能增大，秤盤受到的壓力增大，壓強增大。（4）高度不變，豆粒落到秤盤上時的動能不變，豆粒的密度增大，秤盤受到的壓力增大，壓強增大。4.模擬與類比一個分子撞擊容器壁的過程與之類似一顆豆子多顆豆子對于單個分子來說，這種撞擊是間斷的、不均勻的多數(shù)氣體分子連續(xù)不斷的撞擊容器壁的過程與之類似對于大量分子總的作用來說，就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的5.氣體壓強微觀解釋（1）容器內(nèi)氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子對器壁產(chǎn)生的作用力越大；（2）容器內(nèi)氣體分子的數(shù)密度越大，單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)越多，平均作用力越大。6.氣體壓強宏觀因素（1）與溫度有關：溫度越高，氣體分子的平均速率越大，氣體的壓強越大；（2）與體積有關：體積越小，氣體分子的數(shù)密度越大，氣體的壓強越大。課堂練習051．下列說法正確的是（）A．氣體對容器壁的壓強就是大量氣體分子作用在容器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對容器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在容器壁上的平均作用力C．氣體分子熱運動的平均速率減小，氣體的壓強一定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大A【答案】A【詳解】A．氣體壓強為氣體分子對容器壁單位面積的撞擊力，故A正確；B．單位時間內(nèi)的平均作用力不是壓強，故B錯誤；CD．氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率、氣體分子密集程度有關，故CD錯誤。故選A。2．如圖所示為某一定質(zhì)量的氣體分子在兩種不同溫度下的速率分布圖象，下列說法中不正確的是（）A．圖中狀態(tài)①的氣體分子平均動能比狀態(tài)②的大B．圖中狀態(tài)①曲線下的面積比狀態(tài)②曲線下的面積一樣C．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的某氣體分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比D．此氣體若是理想氣體，則在圖中狀態(tài)①的內(nèi)能比狀態(tài)②的內(nèi)能小D【答案】D【詳解】A．由圖可知，①中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明①對應的平均動能較大，故A正確，不符題意；B．因氣體分子的總量一定，則按照各速率區(qū)間的分子數(shù)百分比分布的總和為100%，故圖中狀態(tài)①曲線下的面積和狀態(tài)②曲線下的面積相等為1，故B正確，不符題意；C．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的某氣體分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，故C正確，不符題意；D．此氣體若是理想氣體，則內(nèi)能只與溫度有關，而①對應的溫度較高，所以在圖中狀態(tài)①的內(nèi)能比狀態(tài)②的內(nèi)能大，故D錯誤，符合題意。故選D。3．一定質(zhì)量的理想氣體密閉在容器中，不同溫度下各速率區(qū)間分子數(shù)占分子總數(shù)比例f(v)隨速率v分布圖像如圖所示，則下列說法正確的是（）A．如果氣體體積不變，則溫度T2時氣體分子撞到器壁單位面積上平均作用力比T1時小B．溫度T1時氣體壓強一定比溫度T2時氣體壓強小些C．圖中熱力學溫度T1<T2D．圖中熱力學溫度T1>T2C【答案】C【詳解】CD．由圖可知，T2中速率大的分子占據(jù)的比例較大，則說明T2對應的平均動能較大，所以T2對應的溫度較高，即T1<T2選項C正確，D錯誤；A．如果氣體體積不變，則分子密度不變，溫度T2時分子平均動能大，氣體分子撞到器壁單位面積上平均作用力比T1時大，選項A錯誤；B．由于不知體積是否發(fā)生變化，所以溫度T1時氣體壓強不一定比溫度T2時氣體壓強小，選項B錯誤。故選C。4．關于氣體的壓強，下列說法中正確的是（）A．氣體的壓強是由氣體分子間的吸引和排斥產(chǎn)生的B．氣體分子的平均速率減小，氣體的壓強一定減小C．氣體的壓強是由于大量氣體