高中物理选修3-3第八章 第4节 气体热现象的微观意义

()
A．气体的密度变大
B．气体的压强增大
C．分子的平均动能减小
D．气体在单位时间内撞击到单位面积器壁上的分子数
增多
解析：气体的质量和体积都不发生变化故密度不变，A项 错。温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动 能增大，C项错。分子数不变，体积不变，但分子运动的 剧烈程度加剧了，故单位时间内撞击到单位面积器壁上 的分子数增多，气体压强增大，故B、D正确。 答案：BD
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。
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11.9
按速率大小划 分的区间(m/s)
300～400 400～500 500～600 600～700 700～800 800～900 900以上
各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)
0℃
100 ℃
21.4
17.4
20.4
18.6
15.1
16.7
()
A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，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。 答案：ABC
(3)规律性
①分子的运动杂乱无章，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 相等 。
②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。
3．气体分子的热运动与温度的关系
(1)温度 越高 ，分子的热运动越激烈。
(2)理想气体的热力学温度 T 与分子的平均动能 E k 成正比，
[例1] 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率 的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v 表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子 数的百分比。如图8－4－1所示的各幅图中能正确表示某一温 度下气体分子速率分布规律的是________。(填选项字母)
图8－4－1
[自学教材] (1)气体的压强是大量气体分子频繁地 碰撞容器 而产生的。 (2)影响气体压强的两个因素： ①气体分子的平均动能 ； ②分子的密集程度 。
[重点诠释] 1．气体压强的产生 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。所以从 分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作 用在器壁单位面积上的平均作用力。
[自学教材] 1．随机性与统计规律 (1)必然事件：在一定条件下 必然出现的事件。 (2)不可能事件：在一定条件下 不可能 出现的事件。 (3)随机事件：在一定条件下 可能 出现，也 可能 不出现的事件。 (4)统计规律：大量的 随机事件整体表现出的规律。
2．气体分子运动的三性 (1)理想性：气体分子距离比较大，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 匀速直线 运动，因而气体能充满它能达到的整个空间。 (2)现实性：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 杂乱无章 。
[答案] B
[借题发挥] 气体的压强从微观上看也正是由单位体积内的分子数和 分子的平均动能所决定的，单位体积内的分子数越多，分子 的平均动能越大，那么气体分子在单位时间内对单位面积器 壁的碰撞次数就会增大，气体的压强就越大。
2．密闭容器中气体的压强是
()
A．由于气体的重力产生的
B．由于分子间的相互作用力产生的
[答案] C
[误区警示] 本题易错选D。原因是混淆了单位时间内与器壁单位面 积碰撞分子数和单位体积内分子数。以后在解决此类问题时 应注意体积不变则单位体积内的分子数不变，但由于温度变 化，分子运动的剧烈程度变化，故碰撞分子数变化。
3．封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，
当温度升高时，下列说法正确的是
1.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 。
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．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。
C．大量气体分子频繁碰撞器壁产生的
D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
解析：密闭容器中的气体由于自身重力产生的压强很小， 可忽略不计。其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的， 大小由气体的温度和分子数密度决定，A、B错，C正确； 失重时，气体分子仍具有分子动能，密闭容器内的分子 对器壁仍然有压强的作用，D错。 答案：C
(4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的 一方移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少， 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 E k 成正比，即 T＝ a Ek ，因此说，温度是分子平均动能的标志。
1．下列关于气体分子运动的说法正确的是
[例3] 对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与
器壁单位面积碰撞的分子数，则
()
A．当体积减小时，N必定增加
B．当温度升高时，N必定增加
C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D．当体积不变而压强和温度变化时，N可能不变
[思路点拨] 压强大小跟单位时间内分子对器壁的碰撞
次数和每一次碰撞的力度有关。
9.2
12.9
4.5
7.9
2.0
4.6
0.9
3.9
A．气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区 间的分子数大致相同
B．大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较 大或较小
C．随着温度升高，所有气体分子的速率都增大 D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化
解析：由表格可以看出在0 ℃和100 ℃两种温度下，分子 速率在200～700 m/s之间的分子数的比例较大，由此可得 出A错误，B正确。温度升高时速率大的分子数占的百分 比增大，故D错。由表中数据得不出每个分子的运动情况， 故不能确定所有分子的速率都增大，故C项错误。 答案：B
第第 八4 章节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
应用 创新 演练
知识点一 知识点二 知识点三 考向一
考向二 考向三
随堂基础巩固
课时跟踪训练
1．气体分子的运动特点：(1)分子间 的距离大，除碰撞外不受力的作用； (2)分子间的碰撞十分频繁，分子运 动杂乱无章，无规则。
2．气体分子的速率都呈“中间多，两 头少”的分布。 3．温度越高，气体分子热运动越激烈。 4．从微观角度来看：气体压强的大小跟两个因素有关：一 个是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。
[解析] 气体分子速率分布规律是中间多、两头少，且分 子不停地做无规则运动，没有速度为零的分子，故选D。
[答案] D [借题发挥] 气体分子速率分布规律 (1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、 两头少”的分布； (2)温度越高，速率大的分子所占比例越大； (3)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一 个气体分子，速率可能变大也可能变小，无法确定。
即：T＝a E k(式中 a 是比例常数)，因此可以说， 温度 是分子
平均动能的标志。
[重点诠释]
1．对统计规律的理解 (1)个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的 机会，却遵从一定的统计规律。 (2)从微观角度看，由于物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。
1．气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同
方向运动的分子，速率也有大有小，如下表是氧气分别在
0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占
总分子数的百分比，由表得出下列结论
()
按速率大小划分 的间(m/s)
各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)
0℃
100 ℃
100以下
1.4
(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，并且随高度增大而减小。
2．有关气体的压强，下列说法正确的是
()
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
[例2] 对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是 ()