粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 气体实验定律的微观解释完美版课件ppt

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一、气体压强的微观解释
从微观分子的运动及统计规律来看，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。我们都有这样的经验：当稀疏的雨点打在伞上时，我们感到伞上各处受力是不均匀的，而且是断续的；但当密集的雨点打到伞上时，就会感到雨伞受到一个均匀的、持续的压力(如图所示)。气体压强产生的原因与此相似，单个分子对器壁的冲力是短暂的，分子运动的速率各不相同，对器壁的冲击力也各不相同，但大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续的、均匀的压力。所以，从分子动理论的观点来看，气体压强是大量气体分子对器壁作用的宏观效果，大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
二、气体实验定律的微观解释
由分子动理论和气体分子运动的统计规律可以知道，就大量分子而言，气体质量一定时，如果温度不变，体积越小，单位体积内气体分子数目越多，撞击器壁的分子数目越多，撞击的平均作用力越大，压强越大；如果体积不变，温度越高，气体分子热运动的平均速率越大，撞击的平均作用力越大，压强越大。据此我们能很好地解释气体实验定律。
一定质量的气体，温度保持不变时，气体分子热运动的平均速率一定，若气体体积减小，分子的密集程度增大，气体压强增大。反之，若气体体积增大，分子的密集程度减小小，气体压强减小。这就是玻意耳定律的微观解释。
一定质量的气体，体积保持不变时，气体分子的密集程度保持不变，若气体温度升高，分子的热运动的平均速率增大，气体压强增大。反之，若气体温度降低，分子热运动的平均速率减小，气体压强减小，这就是查理定律的微观解释。
有人做过这样一个实验：在1个标准大气压下，取空气、氢气、一氧化碳和二氧化碳各1dm3，分别将它们等温压缩至其压强均为2个标准大气压，测其体积，计算pV的乘积，结果如表所示。
观察表中数据，实际气体压缩过程是否严格遵循气体实验定律？
在对气体实验定律的进一步精确实验研究中可以发现，任何实际气体都只是在压强不太大、温度不太低的情况下近似地遵循相关的定律。当压强较大、温度很低时，气体实验定律就不适用了。压强越大，单位体积内分子数目越多，这种偏离就越显著。事实上，任何气体在高压、低温下都会发生液化甚至成为固体。正因为如此，在p-T图线或V-T图线中，等容线和等压线在温度很低的一段是用虚线表示的。
虽然实际气体不严格遵循气体实验定律，但为了研究方便，我们可以设想有一种严格遵循气体实验定律的气体，这样的气体被称为理想气体。根据气体实验定律，可以推导出一定质量的某种理想气体，其压强、体积和热力学温度三个参量满足以下关系：
式中c是与p、V、T无关的常量，表明压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。这就是一定质量的理想气体状态方程。
理想气体实际上是不存在的，它是对实际气体的一种理想化的简化模型。在通常的条件下，氢气、氧气、空气等气体都能很好地遵循气体实验定律，因此常把它们当作理想气体处理。
为何实际气体不严格遵循气体实验定律呢？人们通过理论分析确认，如果忽略分子的大小，将分子看作质点，同时忽略分子间的相互作用（除相互碰撞外），则气体将会严格遵循气体实验定律。因此，理想气体的理想化微观模型是分子有质量而没有体积，分子间除相互碰撞外，没有相互作用力。而实际气体，只有在常温常压下，分子间间距较大，分子的大小及相互作用力可以忽略时，才基本遵循气体实验定律。当气体压强很大、温度很低时，单位体积内分子数很多，分子非常密集，分子的大小及分子间相互作用力不可忽略时，气体实验定律也就不适用了。
1.理想气体(1)定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体。(2)特点①理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象。②在压强不太大（不超过大气压的几倍），温度不太低（不低于零下几十摄氏度）时，可以把实际气体近似地视为理想气体。
1.某同学记录2021年11月19日教室内温度如下：教室内气压可认为不变，则当天16:00与10:00相比，下列说法正确的是（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）（　　）A．教室内空气密度增加B．教室内空气分子平均动能增加C．墙壁单位面积受到气体压力增大D．单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数增加
2.用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程比较（       ）A．篮球内气体压强的增加量相等B．篮球内气体压强的增加量大C．篮球内气体压强的增加量小D．压入的气体分子数少
3.一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（　　）A．从状态c到状态a，压强先减小后增大B．整个过程中，气体在状态b时压强最大C．状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多D．在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时的图像的峰值比状态a时的图像峰值大
4.对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子势能增大
5.在一定温度下，当气体的体积增大时，气体的压强减小，这是（　　）A．气体分子的密度变小，单位体积内分子的质量变小B．气体分子密度变大，分子对器壁的吸引力变小C．每个气体分子对器壁的平均撞击力变小D．单位体积内的分子数减小，单位时间内对器壁碰撞的次数减小
6.压强的微观原因是气体分子对容器壁的作用，关于气体的压强，下列说法正确的是（　　）A．气体压强的大小只与分子平均动能有关B．单位体积内的分子数越多，分子平均速率越大，压强就越大C．一定质量的气体，体积越小，温度越高，压强就越小D．气体膨胀对外做功且温度降低，气体的压强可能不变
7.用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　　）A．杯内气体的压强变大B．杯内单位体积的分子数减少C．杯内气体分子运动的平均速率不变D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小
8.一定质量理想气体的压强p随摄氏温度t的变化规律如图所示，则气体从状态A变化到B的过程中（　　）A．分子平均动能减小B．气体体积保持不变C．外界对气体做功D．气体对器壁单位面积的平均作用力不变
9.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中正确的是（          ）A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动B．理想气体分子势能随着分子间距离的增大，可能减小也可能增大C．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素D．单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小
10.一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p-T图象如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是（          ）A．A到B过程中，气体的体积变大B．B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少C．C到D过程中，气体分子热运动变得更加剧烈D．D到A过程中，气体内能减小、体积增大
1.气体压强的微观解释
2.气体实验定律的微观解释
1.对于气体分子的运动，下列说法正确的是（　　）A．一定温度下某种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．一定温度下某种气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C．一定温度下某种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．一定温度下某种气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减小
2.以下说法正确的是（       ）A．一定质量的气体，在吸收热量的同时体积增大，内能有可能不变B．内能相等的两个物体相互接触，也可能发生热传递C．仅知道阿伏加德罗常数和氮气的摩尔体积，能算出氮气分子的体积D．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
3.下列说法中正确的有（       ）A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部仍有作用力B．达到热平衡的两个系统，内能相同C．甲、乙两物体接触时有热量从甲传到乙，这说明甲的内能大于乙的内能．D．当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，但分子势能不变
4.两相同容器a、b中装有可视为理想气体的氦气，已知a中氦气的温度高于b中氦气的温度，a中氦气压强低于b中氦气的压强，由此可知（　　）A．a中氦气分子的平均动能大于b中氦气分子的平均动能B．a中每个氦分子的动能一定都大于b中每个氦分子的动能C．a中氦气分子间的距离较大D．a中氦气的内能一定大于b中氦气的内能
5.如图所示，绝热的汽缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的理想气体后水平放置在光滑地面上，不计活塞与汽缸壁的摩擦，现用电热丝给汽缸内的气体加热，在加热过程中，下列说法正确的是（　　）A．汽缸仍保持静止B．活塞A、B均向左移动C．密封气体的内能一定增加D．汽缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同