高中物理第八章气体第4节气体热现象的微观意义问题导学案新人教选修

第 4 节气体热现象的微观意义
讲堂合作研究
问题导学
一、统计规律与气体分子运动特色
活动与研究1
1．气体分子的微观模型是如何的？
2．气体分子运动的统计规律有几个特色？
3．当温度高升时，气体分子的速率散布规律会发生如何的变化？
4．理想气体的热力学温度T与分子的均匀动能E k之间的关系是什么？
迁徙与应用 1
气体分子永不暂停地做无规则的热运动，同一时辰都有向不一样方向运动的分子，速率也有大有小，下表是氧气分子分别在0 ℃和 100 ℃时，同一时辰在不一样速率区间内的分子数
占总分子数的百分比，由表得出的以下结论正确的选项是
（）
按速率大各速率区间的分子数占总分子
小区分的数的百分比（ %）
区间（ m/s ）0 ℃100 ℃
100 以下 1.40.7
100～ 2008.1 5.4
200～ 30017.011.9
300～ 40021.417.4
400～ 50020.418.6
500～ 60015.116.7
600～ 7009.212.9
700～ 800 4.57.9
800～ 900 2.0 4.6
900 以上0.9 3.9
A．气体分子的速率大小基本上是均匀散布的，每个速率区间的分子数大概同样
B．大多半气体分子的速率处于中间值，少量分子的速率较大或较小
C．跟着温度的高升，气体分子的均匀速率增大
D．气体分子的均匀速率基本上不随温度的变化而变化
1．因为物体是由大批分子构成的，这些分子并无一致的运动步伐，独自看来，各个
分子的运动都是不规则的，拥有有时性，但从整体看来，大批分子的运动听从必定的统计规律。

2．气体分子向各个方向运动的几率相等。

3．大批气体分子的速率散布表现中间多（均匀速率四周分子数量多）、两端少（速率大或小的分子数量少）的规律。

4．温度高升时，全部分子热运动的均匀速率增大，即大多半分子的速率增大了，但也
有少量分子的速率减小，这也是统计规律的表现。

注意：单个或少量分子的运动是“个体行为”，拥有不确立性；大批分子运动是“集体
行为”，拥有规律性，即遵照统计规律。

二、气体压强的产生及其决定要素
活动与研究2
中央电视台在“科技之光”栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，立刻盖上盖子并拧紧，人立刻走开现场。

一会儿饮料瓶就爆炸了。

你能解说一下原由吗？
迁徙与应用2
必定质量的理想气体由状态 A 沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是（）
A．气体的温度不变
B．气体的内能增添
C．气体分子的均匀速率减少
D．气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
1．影响压强的微观要素：气体的压强一方面与每次碰撞前分子的均匀动能相关，另一
方面与单位时间内单位面积遇到的碰撞次数相关。

2．气体压强的微观解说：对确立的必定质量的理想气体而言，每次碰撞的均匀作使劲
大小由碰撞前分子的均匀动能决定，即与均匀速率相关，均匀速率越大，每一次碰撞的均匀作使劲越大，压强越大；而单位时间内和单位面积器壁碰撞的分子数主要由气体的分子数密
度决定，分子数密度越大，单位时间内和单位面积器壁碰撞的分子数越多，压强越大。

3．宏观要素
（1）与温度相关，其余物理量不变时，温度越高，气体的压强越大；
（2）与体积相关，其余物理量不变时，体积越小，气体的压强越大。

4．气体压强与大气压强不一样
大气压强由气体重力产生，随高度增大而减小。

气体压强是由大批分子撞击器壁产生的，大小与高度没关。

当堂检测
1．在研究热现象时，我们能够采纳统计方法，这是因为（）
A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B．个别分子的运动不拥有规律性
C．在必定温度下，大批分子的速率散布是确立的
D．在必定温度下，大批分子的速率散布随时间而变化
2．对于气体分子的运动状况，以下说法中正确的选项是（）
A．某一时辰拥有任一速率的分子数量是相等的
B．某一时辰一个分子速度的大小和方向是有时的
C．某一时辰向随意一个方向运动的分子数量相等
D．某一温度下大多半气体分子的速率不会发生变化
3．关闭容器中气体的压强（）
A．是由气体的重力产生的
B．是由气体分子间的互相作使劲（引力和斥力）产生的
C．是由大批分子屡次碰撞器壁产生的
D．当充满气体的容器自由着落时，因为失重，气体压强将减小为零
4．关闭在汽缸内必定质量的气体，假如保持气体体积不变，当温度高升时，以下说法
正确的选项是（）
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的均匀速率减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变
5．如图是氧气分子在不一样温度（0℃和100℃）下的速率散布图，由图可得信息（）
A．同一温度下，氧气分子表现出“中间多、两端少”的散布规律
B．跟着温度的高升，每一个氧气分子的速率都增大
C．跟着温度的高升，氧气分子中速率小的分子所占的比率增添
D．跟着温度的高升，氧气分子的均匀速率变小
答案：
讲堂· 合作研究
【问题导学】
活动与研究1：
1．答案：气体分子间距离大（约为分子直径的10 倍），分子力间作使劲小（可忽视），所以气体没有必定的形态和体积。

所以气体分子可看做没有互相作使劲的质点。

2．答案：（ 1）气体分子沿各个方向运动的时机（几率）相等。

（2）大批气体分子的速率散布表现中间多（据有分子数量多）、两端少（速率大或小的分
子数量少）的规律。

3．答案：当温度高升时，“中间多”的这一“顶峰”向速率大的一方挪动，即速率
大的分子数量增加，速率小的分子数量减少，分子的均匀速率增大。

4．答案：理想气体的热力学温度T 与分子的均匀动能E k成正比，即T＝ a E k，所以温度是分子均匀动能的标记。

迁徙与应用1：
BC分析：由表格能够看出在0 ℃和100 ℃两种温度下，分子速率在200～ 700 m/s 之间的分子数的比率较大，由此可知 B 正确；再比较0 ℃和 100 ℃两种温度下分子速率较
大的区间， 100 ℃的分子数所占比率较大，而分子速率较小的区间，100℃的分子数所占比
例较小，故100 ℃的气体分子均匀速率高于0 ℃的气体分子均匀速率，故 C 正确。

活动与研究2：答案：饮料瓶内液氮吸热后变为氮气，分子运动加剧，氮气分子密度增
大，使瓶内气体分子屡次、连续碰撞瓶内壁产生的压强渐渐增大，当瓶内外的压强差大于瓶
子所蒙受限度时，饮料瓶发生爆炸。

迁徙与应用2：B分析：从p－V图象中的AB图线可知，气体状态由 A 变到 B 为等容
升压，依据查理定律，必定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比。

选项A 中温度不变是不对的；应当是压强增大，温度高升，气体的温度高升，内能增添，选项B 对；气体的温度高升，分子均匀速率增添，应选项C错；气体压强增大，则气体分子在单位
时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增添，应选项 D 是错误的。

【当堂检测】
1． BC分析：在研究热现象时，单个分子的运动拥有无规则的特色，但大批的分子却
知足统计规律，故正确选项为B、 C。

2．BC分析：某一时辰拥有任一速率的分子数量其实不是相等的，呈“中间多、两端少”的统计散布规律，选项A错误；因为分子之间屡次地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度
的大小和方向，所以在某一时辰一个分子速度的大小和方向完整部是有时的，选项B正确；虽
然每个分子的速率瞬间万变，可是大批分子整体存在着统计规律。

因为分子数量巨大，某一时辰向随意一个方向运动的分子数量只有很小的差异，能够以为是相等的，选项C正确；某一温度下，每个分子的速率仍旧是瞬间万变的，不过分子运动的均匀速率同样，选项D是错误的。

故正确选项为B、 C。

3．C分析：气体的压强是大批气体分子屡次碰撞容器器壁产生的，气体分子的热运动不受超重、失重的影响。

故正确选项为C。

4．B分析：气体的体积不变，对必定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度
高升时，分子的均匀速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增添，撞击力增大，压强必增大，所以 B 项正确， A、C、 D 均不正确。

5．A分析：温度高升后，其实不是每一个气体分子的速率都增大，而是气体分子的均匀
速率变大，而且速率小的分子所占的比率减小，则B、C、D 错误；同一温度下，气体分子呈现出“中间多、两端少”的散布规律， A 正确。