全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(粵教版)·課件 第2章　第3節(jié) 氣體實驗定律的微觀解釋

第二章氣體、液體和固體第三節(jié)氣體實驗定律的微觀解釋

1．理解氣體壓強產(chǎn)生的微觀原因，知道影響壓強的微觀因素．2．學(xué)會用分子動理論和統(tǒng)計規(guī)律的觀點解釋三個氣體實驗定律．3．知道理想氣體的特點．課前?自主預(yù)習(xí)氣體壓強的微觀解釋1．產(chǎn)生原因大量氣體分子頻繁撞擊器壁，對器壁產(chǎn)生一個________的壓力，從而產(chǎn)生壓強．2．壓強特點氣體內(nèi)部壓強____________．3．決定因素(1)氣體的________．(2)____________內(nèi)的分子數(shù)．穩(wěn)定處處相等溫度單位體積氣體實驗定律的微觀解釋1．玻意耳定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能一定，體積減小時，分子的___________增大，氣體的壓強就_______．密集程度增大2．查理定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的____________保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的____________增大，氣體的________就增大．3．蓋－呂薩克定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的____________增大．只有氣體的________同時增大，使分子的____________減小，才能保持壓強不變．密集程度平均動能壓強平均動能體積密集程度

理想氣體1．理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵循________________的氣體．2．理想氣體與實際氣體在________不低于零下幾十?dāng)z氏度、_________不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體當(dāng)作理想氣體來處理．氣體實驗定律溫度壓強3．理想氣體狀態(tài)方程理想氣體的壓強、體積和熱力學(xué)溫度滿足的關(guān)系式為_________________．(常量)課堂?重難探究對氣體壓強微觀解釋的理解1．氣體壓強產(chǎn)生的原因大量做無規(guī)則熱運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強．單個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，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．氣體壓強的決定因素宏觀因素溫度體積在體積不變的情況下，溫度越高，氣體分子的平均速率越大，氣體的壓強越大在溫度不變的情況下，體積越小，氣體分子的密度越大，氣體的壓強越大微觀因素氣體分子密度氣體分子平均速率氣體分子密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多氣體的溫度高，氣體分子的平均速率就大，單個氣體分子與器壁的碰撞(可視作彈性碰撞)給器壁的撞擊力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間里器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，平均撞擊力就大3．氣體壓強與大氣壓強的區(qū)別與聯(lián)系比較氣體壓強大氣壓強區(qū)別(1)因密閉容器的氣體分子的密集程度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生．(2)壓強大小由氣體分子的密集程度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)．(3)氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的(1)由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強．(2)地面大氣壓強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．(3)大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強聯(lián)系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而實現(xiàn)的例1

(多選)封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時，以下說法正確的是 (

)A．氣體的密度增大B．氣體的壓強增大C．氣體分子的平均速率減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增加【答案】BD【解析】氣體的體積不變，對一定質(zhì)量的氣體，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，當(dāng)溫度升高時，分子的平均速率增大，每秒內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加，撞擊力增大，壓強必增大．所以B、D正確，A、C錯誤．變式1

(多選)在某一容積不變的容器中封閉著一定質(zhì)量的氣體，對此氣體的壓強，下列說法中正確的是 (

)A．氣體壓強是由重力引起的，容器底部所受的壓力等于容器內(nèi)氣體所受的重力B．氣體壓強是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的C．容器以9.8m/s2的加速度向下運動時，容器內(nèi)氣體壓強不變D．由于分子運動無規(guī)則，所以容器內(nèi)壁各處所受的氣體壓強相等【答案】BCD【解析】氣體壓強是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的，它由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)決定，與容器的運動狀態(tài)無關(guān)．故A錯誤，B、C、D正確．1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強增大；體積增大，壓強減小．氣體實驗定律的微觀解釋(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變．體積越小，分子越密集，單位時間內(nèi)撞到器壁單位面積上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強就越大，如圖所示．2．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強增大；溫度降低，壓強減?。?2)微觀解釋：體積不變，則分子密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強增大，如圖所示．3．蓋－呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減?。?2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要保持壓強不變，則影響壓強的另一個因素需改變，即分子的密集程度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示．例2對一定質(zhì)量的氣體，若用N表示單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)，則

(

)A．當(dāng)體積減小時，N必定增加B．當(dāng)溫度升高時，N必定增加C．當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，N必定變化D．當(dāng)體積不變而壓強和溫度變化時，N可能不變【答案】C【解析】氣體的體積減小時，壓強和溫度是怎樣變化的并不清楚，不能判斷N是必定增加的，A、B錯誤；當(dāng)壓強不變而體積和溫度變化時，存在兩種變化的可能性：一是體積增大時，溫度升高，分子的平均動能變大，即分子對器壁碰撞的力度增大，因壓強不變，因此對器壁碰撞的頻繁度降低，就是N減?。欢求w積減小時，溫度降低，同理可推知N增大，C正確，D錯誤．變式2

(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行縱軸的直線變化到狀態(tài)B，對于它的狀態(tài)變化的說法，不正確的是

(

)A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增加C．氣體的分子平均速率減小D．氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變【答案】ACD【解析】從p－V圖像中的AB圖線看，氣體狀態(tài)由A變到B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變時，壓強跟熱力學(xué)溫度成正比，所以壓強增大，溫度升高，A錯誤，B正確；氣體的溫度升高，分子平均速率增大，C錯誤；氣體壓強增大，則氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)增加，D錯誤．1．理想氣體理想氣體是對實際氣體的一種科學(xué)抽象，就像質(zhì)點模型一樣，是一種理想模型，實際并不存在．理想氣體2．特點(1)嚴(yán)格遵守氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程．(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計，分子不占空間，可視為質(zhì)點．(3)理想氣體分子除碰撞外，無相互作用的引力和斥力．(4)理想氣體分子無分子勢能，內(nèi)能等于所有分子熱運動的動能之和，只和溫度有關(guān)．例3

(多選)關(guān)于理想氣體，下列說法正確的是 (

)A．理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實驗定律B．實際氣體在溫度不太高、壓強不太小的情況下，可看成理想氣體C．實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體D．所有的實際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體【答案】AC【解析】理想氣體是在任何溫度、任何壓強下都能遵守氣體實驗定律的氣體，A正確．理想氣體是實際氣體在溫度不太低、壓強不太大情況下的抽象，故B、D錯誤，C正確．變式3

(2023年深圳檢測)分子動理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)．據(jù)此可判斷下列說法中正確的是 (

)A．布朗運動反映了固體分子的無規(guī)則運動B．理想氣體分子勢能隨著分子間距離的增大，可能減小也可能增大C．物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)

【答案】C1．三大氣體實驗定律(1)玻意耳定律(等溫變化)：p1V1＝p2V2或pV＝c(常數(shù))．氣體實驗定律的綜合應(yīng)用3．利用氣體實驗定律解決問題的基本思路變式4

(2024年吉林檢測)汽車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全．發(fā)生交通事故時，強烈的碰撞使三氮化鈉完全分解產(chǎn)生大量的氮氣快速充入氣囊．充入氮氣后的瞬間安全氣囊的容積為70L，溫度為300K，壓強為p1，囊內(nèi)氮氣的密度ρ＝1.25kg/m3；隨后，駕乘人員因慣性擠壓安全氣囊，氣囊的可變排氣孔開始泄氣，當(dāng)內(nèi)部氣體體積變?yōu)?0L、溫度降為280K、壓強變?yōu)?.8p1時，不再排氣，將氣體視為理想氣體．求：(1)充氣后瞬間，氣囊內(nèi)含有的氮氣分子個數(shù)；(已知氮氣的摩爾質(zhì)量M＝28g/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1)(2)駕乘人員擠壓安全氣囊過程中，排出去的氣體質(zhì)量占原來囊內(nèi)氣體總質(zhì)量的百分比(此問結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．【答案】C小練?隨堂鞏固1．(多選)下面對氣體壓強的理解，正確的是 (

)A．氣體壓強是由于氣體分子不斷撞擊器壁而產(chǎn)生的B．氣體壓強取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度C．單位面積器壁受到大量氣體分子的碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強D．大氣壓強是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，因此將開口瓶密閉后，瓶內(nèi)氣體脫離大氣，它自身重力太小，會使瓶內(nèi)氣體壓強遠(yuǎn)小于外界大氣壓強【答案】ABC2．(2024年南通期中)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B．則該過程中

(

)A．氣體的內(nèi)能減小B．單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)增大C．氣體分子對器壁單位面積的作用力減小D．單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的氣體分子數(shù)減小【答案】D3．如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣，則下列說法中正確的是(容器容積恒定)

(

)A．兩容器中器壁的壓強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都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C．甲容器中pA＞pB，乙容器中pC＝pDD．當(dāng)溫度升高時，pA、pB變大，pC、pD也要變大【答案】C

【解析】甲容器壓強產(chǎn)生的原因是液體受到重力的作用，而乙容器壓強產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，A、B錯誤；液體產(chǎn)生的壓強p＝ρgh，由hA＞hB，可知pA＞pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關(guān)，pC＝pD，C正確；溫度升高時，pA、pB不變，而pC、pD增大，D錯誤．4．在做托里拆利實驗時，玻璃管內(nèi)有些殘存的空氣(可視為理想氣體)，此時玻璃管豎直放置．假如環(huán)境溫度增加，而大氣壓強不變，則

(

)A．空氣柱的長度將減小B．空氣柱的壓力將減小C．空氣柱的壓強將減小D．試管中水銀柱的長度將減小【答案】D【解析】在實驗中，水銀柱產(chǎn)生的壓強加上封閉空氣柱產(chǎn)生的壓強等于外界大氣壓．假如環(huán)境溫度增加，則管內(nèi)水銀柱上方空氣的壓強增大，則管內(nèi)空間的壓強p＝p0－ρgh，因為管內(nèi)空氣壓強變大，大氣壓不變，所以h變小，即管內(nèi)水銀柱長度變小，空氣柱的長度將增大，故A、B、C錯誤，D正確．5．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用質(zhì)量為M的活塞封閉在容器中，活塞與容器間光滑接觸，在圖示三種穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度分別為T1、T2、T3，則T1、T2、T3的大小關(guān)系為 (

)A．T1＝T2＝T3

B．T1＜T2＜T3C．T1＞T2＞T3

D．T1＜T2＝T3【答案】B6．以下為一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)變化的四幅圖像，其中描述正確的是

(

)A．圖甲反映了氣體的等容變化規(guī)律B．圖乙反