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第八章气体第四节气体热现象的微观意义素养目标定位※知道气体分子运动的特点※※掌握气体压强的微观意义※了解气体实验定律的微观解释素养思维脉络1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内随堂达标5课后课时作业课前预习反馈1．必然事件在一定条件下________出现的事件。2．不可能事件在一定条件下__________出现的事件。3．随机事件在一定条件下，________出现，也________不出现的事件。4．统计规律大量的____________整体表现出的规律。知识点1随机性与统计规律必然不可能可能可能随机事件知识点2气体分子运动的特点1．气体分子运动的三个特性：匀速直线自由性气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做____________运动，因而气体能充满它能达到的整个空间无序性分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动____________，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目都________规律性气体分子的速率分布呈现出“__________________”的分布规律。当气体温度升高时，分子的平均速率________杂乱无章相等中间多、两头少增大越高2.气体分子的热运动与温度的关系(1)温度________，分子的热运动越剧烈。(2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能EK成正比，即：T＝aEK(式中a是比例常数)，因此可以说，________是分子平均动能的标志。温度1．气体压强的产生原因气体的压强是大量气体分子频繁地____________而产生的。2．影响气体压强的两个因素(1)气体分子的____________(2)分子的____________碰撞器壁知识点3气体压强的微观意义平均动能密集程度1．玻意耳定律的微观解释一定质量的气体，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，气体的压强就增大。2．查理定律的微观解释一定质量的气体，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____________增大，气体的压强就增大。3．盖·吕萨克定律的微观解释一定质量的气体，温度升高时，分子的___________增大。在这种情况下只有气体的_______同时增大，使分子的___________减小，才能保持压强不变。平均动能知识点4对气体实验定律的微观解释密集程度密集程度平均动能平均动能体积密集程度√辨析思考『判一判』(1)大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。()(2)气体的压强是由气体受到重力而产生的。()(3)气体的温度越高，压强就一定越大。()(4)大气压强是由于空气受重力产生的。()(5)气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“中间多、两头少”的分布规律。()(6)气体的压强是大量气体分子频繁持续地碰撞器壁而产生的。()××√√√『选一选』如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()A．曲线①B．曲线②C．曲线③D．曲线④D解析：分子速率分布曲线是正态分布，一定温度下气体分子速率很大和很小的占总分子数的比率都很少，呈现“中间多，两头少”的规律，只有曲线④符合实际情况。本题易错选B，注意到曲线上速率为零的分子占有总分子数的比率是某一值，这是不可能的，因为分子在做永不停息的无规则热运动。『想一想』自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”。你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)答案：轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”。课内互动探究如图所示为一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况。探究一统计规律与气体分子运动特点1(1)温度升高，所有分子的运动速率均变大吗？(2)结合图象，你能总结出气体分子运动速率的特点吗？提示：(1)不是(2)个别分子的运动情况无法确定，但大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律。1．对统计规律的理解(1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律。(2)从微观角度看，由于气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，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。2．如何正确理解气体分子运动的特点(1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力非常小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状。(2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率)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少)的规律。特别提醒：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。(4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速度大的分子数目增多，速率小的分子数目减小，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温度T与分子的平均动能EK成正比，即T＝aEK，因此说，温度是分子平均动能的标志。(2019·黑龙江哈尔滨六中高二下学期期中)如图1所示，在斯特林循环的p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成，B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图2所示，则状态A对应的是______(选填“①”或“②”)。典例1不变①解题指导：根据气体分子运动的特点求解。解析：从B→C的过程中，气体的体积不变，因此单位体积中气体分子数目不变，从状态D到状态A，气体的体积不变，压强减小，温度降低，分子平均动能减小，因此A状态对应的是①。〔对点训练1〕(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是()A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间自由移动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，A、B对。大量分子的运动遵守统计规律，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，C对，D错。ABC试用气体分子热运动的观点解释：在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破。探究二气体压强的微观意义2提示：在日光曝晒下，胎内气体温度显著升高，气体分子热运动加剧，分子的平均动能增大，使气体压强进一步加大，这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破。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；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。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pApB，(乙)容器中pC＝pDD．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大典例2C解题指导：解决此类问题的关键是：(1)了解气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的。压强就是大量气体分子在单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力。(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能。解析：逐项分析如下：选项诊断结论A对(甲)容器压强产生的原因是由于液体受到重力作用，而(乙)容器压强产生的原因是分子撞击器壁产生的×B×C液体的压强p＝ρgh，hAhB，可知pApB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD√D温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大×〔对点训练2〕(2018·福建省三明市A片区高中联盟高三上学期期末)用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理。如图所示，从距秤盘80cm高度把1000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1s，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1000粒的豆粒的总质量为100g。则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为()A．0.2NB．0.6NC．1.0ND．1.6NB解析：由题意知v1＝2gh＝4m/s，v2＝－2m/s根据动量定理F·Δt＝Δp得F＝ΔpΔt＝0.6N，故选B。一定质量的理想气体有压强p、体积V和温度T三个状态参量，如图所示。从微观的角度分析一定质量的理想气体的压强、体积和温度，有没有可能只有一个状态参量发生变化？提示：没有探究三气体实验定律的微观解释31．玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小。(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变。体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示。2．查理定律(1)宏观表现：一定质量的气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大，温度降低，压强减小。(2)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示。3．盖·吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小。(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分子密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。(多选)对于一定质量的气体，当它们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典例3AD解题指导：对于这类定性判断的问题，可从两个途径进行分析：一是从微观角度分析；二是用理想气体状态方程分析。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，单位体积的分子数增加。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选项正确，B、C选项错误。〔对点训练3〕(多选)(2019·山东省淄川中学高二下学期段考)如图所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态为A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时()A．单位体积内气体的分子数N