气体压强的微观解释
理想气体的压强及温度的微观解释
理想气体的压强及温度的微观解释在普通物理热学的教学中,对理想气体的压强、温度的学习和讨论时,学生对压强、温度的微观实质理解困难,特别是对宏观规律的微观解释与分析问题。
文章从理想气体分子模型的建立和统计假设的提出,对压强、温度的实质进行讨论,从而使学生得到正确理解,并学会用微观理论解释和研究宏观现象和规律的分析方法。
标签:理想气体;微观模型;压强;温度;微观本质在物理的学习和研究中,经常会讨论和分析一些物理现象和规律,很多物理现象和规律,是可以通过实验观察和验证的宏观规律,而表征分子、原子运动性质的微观量,很难用观察或实验直接测定。
宏观量与微观量之间必然存在着联系,要更深入地认识和研究宏观规律,必须对宏观规律的微观本质进行分析。
通过对理想气体的几个宏观规律与微观实质的关系对比和分析,帮助我们认识和理解气体动理论的有关规律,并掌握这一研究方法。
1 理想气体模型及状态方程1.1 理想气体模型。
所谓理想气体是指重力不计,密度很小,在任何温度、任何压强下都严格遵守气体实验定律的稀薄气体。
理想气体是一种理想化的物理模型,是对实际气体的科学抽象。
理想气体的微观特征是:分子间距大于分子直径10倍以上,分子间无相互作用的引力和斥力,分子势能为零,其内能仅由温度和气体的量决定,内能等于分子的总动能。
温度提高,理想气体的内能增大;温度降低,理想气体的内能减小。
实际气体抽象为理想气体的条件:不易被液化的气体,如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等,在压强不太大、温度不太低的情况下,所发生的状态变化,可近似地按理想气体处理。
分子本身的线度与分子之间的距离相比可忽略不计,视分子为没有体积的质点;除碰撞瞬间外,分子之间及分子与容器壁之间没有相互作用力,不计分子所受的重力;分子之间及分子与器壁之间作完全弹性碰撞,没有能量损失,气体分子的动能不因碰撞而损失。
容器各部分分子数密度等于分子在容器中的平均密度n=NV,式中,n是气体分子数密度,N是气体的总分子数,V是气体容器的容积;沿空间各个方向运动的分子数目是相等的;气体分子的运动在各个方向机会均等,不应在某个方向更占优势,即全体分子速度分量vx、vy和vz的平均值vx=vy=vz=0。
气体压强微观解释
气体压强微观解释
气体压强是指气体分子对容器壁的撞击所产生的压力。
在微观层面上,气体是由大量的分子组成的,它们以高速无规则地运动着。
当气体分子与容器壁碰撞时,它们会传递动量给壁面,产生一个力,即气体分子对壁面的撞击力。
气体分子的撞击力可以通过分子的动能来解释。
根据动能定理,分子的动能与其速度的平方成正比。
由于气体分子的速度是随机分布的,因此每个分子的动能也不相同。
当气体分子与容器壁碰撞时,动能较大的分子会给壁面传递更大的力,而动能较小的分子则传递较小的力。
因此,整体上来看,气体分子对壁面的撞击力是不均匀的。
气体压强的大小取决于气体分子对容器壁的平均撞击力。
当气体分子的速度分布更加均匀时,撞击力的差异会减小,从而使平均撞击力更接近于真实值。
此外,气体分子的数量和速度也会对压强产生影响。
当气体分子数量增加或者平均速度增加时,撞击力的总和也会增加,从而导致更高的压强。
除了速度和数量,分子之间的相互作用也会影响气体压强。
在理想气体模型中,分子之间不存在相互作用,因此气体分子与容器壁的碰撞仅与分子的速度和数量有关。
然而,在实际气体中,分子之间可能存在各种各样的相互作用,如分子之间的引力或排斥力。
这些相互作用
会改变分子的运动方式,从而影响气体的压强。
总而言之,气体压强是由气体分子对容器壁的撞击力产生的。
分子的速度、数量和相互作用都会对压强产生影响。
微观解释揭示了气体压强背后的分子动力学原理,帮助我们更好地理解气体行为和性质。
第1章 3 分子运动速率分布规律
3分子运动速率分布规律[学习目标] 1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义.一、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:大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性,这种规律就叫作统计规律.二、气体分子运动的特点1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍左右,通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,做匀速直线运动.2.在某一时刻,向着任何一个方向运动的分子都有,而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等.三、分子运动速率分布图像温度越高,分子的热运动越剧烈.大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布.当温度升高时,速率大的分子比例比较多,平均速率较大.四、气体压强的微观解释1.气体压强的产生原因:大量气体分子不断撞击器壁的结果.2.气体的压强:器壁单位面积上受到的压力.3.微观解释:(1)某容器中气体分子的平均速率越大,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大.(2)容器中气体分子的数密度大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就多,平均作用力也会较大.1.判断下列说法的正误.(1)气体的体积等于气体分子体积的总和.(×)(2)当物体温度升高时,每个分子运动都加快.(×)(3)密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的.(×)(4)一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度降低,则压强减小.(√)2.密闭在钢瓶中的气体,温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析,这是由于气体分子的________增大了.该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图1所示,则T1________(选填“大于”或“小于”)T2.图1答案平均速率小于一、气体分子运动的特点导学探究(1)抛掷一枚硬币时,其正面有时向上,有时向下,抛掷次数较少和次数很多时,会有什么规律?(2)气体分子间的作用力很小,若没有分子力作用,气体分子将处于怎样的自由状态?(3)温度不变时,每个分子的速率都相同吗?温度升高,所有分子运动速率都增大吗?答案(1)抛掷次数较少时,正面向上或向下完全是偶然的,但次数很多时,正面向上或向下的概率是相等的.(2)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动,但由于分子之间的频繁碰撞,使得气体分子的速度大小和方向频繁改变,运动变得杂乱无章.(3)分子在做无规则运动,造成其速率有大有小.温度升高时,所有分子热运动的平均速率增大,即大部分分子的速率增大了,但也有少数分子的速率减小.知识深化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.2.气体分子运动的特点(1)气体分子间的距离很大,大约是分子直径的10倍,因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,在空间自由移动.所以气体没有确定的形状和体积,其体积等于容器的容积.(2)分子的运动杂乱无章,在某一时刻,气体分子沿各个方向运动的机会(机率)相等.(3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动,常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒,在数量级上相当于子弹的速率.(多选)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答案BD解析一定温度下某种气体分子碰撞十分频繁,单个分子运动杂乱无章,速率不等,但大量分子的运动遵从统计规律,速率很大和速率很小的分子数目相对较少,向各个方向运动的分子数目相等,A、C错,B对;温度升高时,大量分子的平均动能增大,但个别或少量(如10个)分子的平均动能有可能减小,D对.气体分子的运动是杂乱无章、无规则的,研究单个的分子无实际意义,我们研究的是大量分子的统计规律.二、分子运动速率分布图像1.温度越高,分子热运动越剧烈.2.气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布.当温度升高时,某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值增加(如图2所示).图2(多选)(2020·启东中学高二开学考试)如图3是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布规律图,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知()图3A.同一温度下,氧气分子呈现出“中间多,两头少”的分布规律B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D.温度越高,氧气分子热运动的平均速率越大答案AD解析同一温度下,中等速率的氧气分子数所占的比例大,即呈现出“中间多,两头少”的分布规律,A正确;温度升高使得氧气分子的平均速率增大,不一定每一个氧气分子的速率都增大,B错误,D正确;温度越高,氧气分子中速率小的分子所占的比例减小,C错误.三、气体压强的微观解释导学探究(1)如图4甲所示,密闭容器内封闭一定质量的气体,气体的压强是由气体分子间的斥力产生的吗?图4(2)把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置,放手后使它落在秤盘上,观察秤的指针的摆动情况.如图乙所示,再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上,观察指针的摆动情况.使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上,观察指针的摆动情况.用豆粒做气体分子的模型,试说明气体压强产生的原理.答案(1)不是,是分子撞击器壁而产生的.(2)气体压强等于大量气体分子在器壁单位面积上的平均作用力,气体压强大小与气体分子的数密度和气体分子的平均速率有关.知识深化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,就会对器壁产生持续、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与气体分子的数密度有关:气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就越多,气体压强就越大.②与气体分子的平均速率有关:气体的温度越高,气体分子的平均速率就越大,每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大;从另一方面讲,分子的平均速率越大,在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多,累计冲力就越大,气体压强就越大.(2)宏观因素①与温度有关:体积一定时,温度越高,气体的压强越大.②与体积有关:温度一定时,体积越小,气体的压强越大.3.气体压强与大气压强的区别与联系气体压强大气压强区别①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小,由气体自身重力产生的压强极小,可忽略不计,故气体压强由气体分子碰撞器壁产生②大小由气体分子的数密度和温度决定,与地球的引力无关③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强.如果没有地球引力作用,地球表面就没有大气,从而也不会有大气压强②地面大气压强的值与地球表面积的乘积,近似等于地球大气层所受的重力值③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强联系两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的(多选)(2020·湖北高二月考)关于气体压强的产生,下列说法正确的是() A.气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的B.气体对器壁产生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C.气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的D.气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子数密度有关答案ABD解析气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的,与气体的重力无关,故A正确,C错误;气体对器壁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,其大小跟气体分子的平均速率、分子的数密度有关,故B、D正确.(多选)一定质量的气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这是因为()A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C.气体分子的总数增加D.气体分子的数密度增大答案BD解析气体经等温压缩,压强增大,体积减小,气体分子的总数不变,气体分子的数密度增大,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,故B、D正确,A、C错误.1.(分子运动速率)(多选)(2019·常德市石门县第二中学高二月考)下列说法正确的是() A.气体分子运动的平均速率与温度有关B.当温度升高时,气体分子的速率分布不再是“中间多,两头少”C.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D.气体分子的平均速率随温度升高而增大答案AD解析气体分子的运动与温度有关,温度升高时,平均速率变大,但仍遵循“中间多,两头少”的统计规律,A、D正确,B错误.分子运动无规则,而且牛顿运动定律是宏观定律,不能用它来求微观分子的运动速率,C错误.2.(分子运动速率分布图像)(2020·晋江市养正中学高二期中)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图5中两条曲线所示.下列说法正确的是()图5A.图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形B.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形C.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目D.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案B解析由题图可以知道,具有最大比例的速率区间,100 ℃时对应的速率大,说明实线为氧气分子在100 ℃的分布图像,对应的平均速率较大,故A错误,B正确;题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例,但无法确定分子具体数目,故C错误;与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,故D 错误.3.(气体压强的微观解释)(2020·北京高二月考)对于一定质量的气体,下列叙述中正确的是()A.当分子间的平均距离变大时,气体压强一定变小B.当分子热运动变剧烈时,气体压强一定变大C.当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时,气体压强一定变大D.当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时,气体压强一定变大答案C解析气体压强在微观上与分子的平均速率和分子数密度有关.当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时,气体压强可能变大、可能不变、也可能变小;当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时,气体压强一定变大,C正确,A、B、D错误.考点一气体分子运动的特点分子运动速率分布图像1.(多选)下列关于气体分子速率分布的说法正确的是()A.分子的速率大小与温度有关,温度越高,所有分子的速率都越大B.分子的速率大小与温度有关,同一种气体温度越高,分子的平均速率越大C.气体分子的速率分布总体呈现出“中间多、两边少”的正态分布特征D.气体分子的速率分布遵循统计规律,适用于大量分子答案BCD解析分子的速率大小与温度有关,温度越高,分子运动的平均速率越大,并非所有分子的速率都越大,选项A错误.2.关于气体分子的运动情况,下列说法正确的是()A.某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C.某一温度下,大多数气体分子的速率不会发生变化D.分子的速率分布毫无规律答案B解析具有不同速率的分子数目并不是相等的,呈“中间多、两头少”的统计规律分布,故A、D项错误;由于分子之间频繁地碰撞,分子随时都会改变自己的运动状态,因此在某一时刻,一个分子速度的大小和方向是偶然的,故B项正确;某一温度下,每个分子的速率仍然是随时变化的,只是分子运动的平均速率不变,故C项错误.3.(2019·南通一中高二期末)氧气在0 ℃和100 ℃两种不同情况下,各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系如图1所示.下列说法正确的是()图1A.甲为0 ℃时的情形,速率大的分子比例比100 ℃时少B.乙为0 ℃时的情形,速率大的分子比例比100 ℃时少C.甲为100 ℃时的情形,速率小的分子比例比0 ℃时多D.乙为100 ℃时的情形,速率小的分子比例比0 ℃时多答案A解析一定质量的气体分子,温度升高,大部分分子速率增大,反映在图像上峰值右移,分子平均速率越大,分子速率大的占有比例越大.由此可知甲为0 ℃时的情形,速率大的分子比例比100 ℃时少,乙为100 ℃时的情形,速率小的分子比例比0 ℃时少,故A正确.4.(多选)(2019·聊城市高二下期末)气体分子的运动是无规则的,每个分子运动的速率一般是不同的,但大量分子的速率分布却有一定的统计规律.图2描绘了某种气体在不同温度下分子数百分比按速率分布的曲线,两条曲线对应的温度分别为T1和T2,则下列说法正确的是()图2A.T1<T2B.T1>T2C.两曲线与横轴所围图形的“面积”相等D.两曲线与横轴所围图形的“面积”不相等答案AC解析由于气体的温度越高,速率较大的分子所占的比例越大,故T1<T2,A正确,B错误;分子总数目是一定的,故图线与横轴所围图形的“面积”是100%,故两个图线与横轴所围图形的“面积”是相等的,C正确,D错误.5.夏天开空调,冷气从空调中吹进室内,则室内气体分子的()A.热运动剧烈程度加剧B.平均速率变大C.每个分子速率都会相应地减小D.速率小的分子数所占的比例升高答案D解析冷气从空调中吹进室内,室内温度降低,分子热运动剧烈程度减弱,分子平均速率减小,即速率小的分子数所占的比例升高,但不是每个分子的速率都减小,D正确.考点二气体压强的微观解释6.关于气体的压强,下列说法正确的是()A.气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B.气体分子的平均速率增大,气体的压强一定增大C.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D.当某一容器自由下落时,容器中气体的压强将变为零答案C解析气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的,等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力,A错误,C正确;气体分子的平均速率增大,若气体体积增大,气体的压强不一定增大,B错误;当某一容器自由下落时,容器中气体分子的运动不受影响,气体的压强不为零,D错误.7.如图3所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器,甲中装满水,乙中充满空气,则下列说法正确的是(容器容积恒定)()图3A.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p A>p B,乙容器中p C=p DD.当温度升高时,p A、p B变大,p C、p D也要变大答案C解析甲容器中器壁的压强产生的原因是水受到重力的作用,而乙容器中器壁的压强产生的原因是分子撞击器壁,A、B错误;水的压强p=ρgh,h A>h B,可知p A>p B,而密闭容器中气体压强各处均相等,与位置无关,p C=p D,C正确;温度升高时,p A、p B不变,而p C、p D变大,D错误.8.在一定温度下,当一定质量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于()A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B.气体分子数密度变小,分子对器壁的吸引力变小C.每个分子对器壁的平均撞击力都变小D.气体分子数密度变小,单位体积内分子的重力变小答案A9.一定质量的气体,在压强不变的条件下,温度升高,体积增大,从分子动理论的观点来分析,正确的是()A.此过程中分子的平均速率不变,所以压强保持不变B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变,所以压强保持不变C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变,所以压强保持不变D.以上说法都不对答案D解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关,温度升高,分子与器壁的平均撞击力增大,单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小,压强才可能保持不变.10.对于一定质量的某种气体,若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数,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.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变答案C解析由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的,其值与分子数密度及分子平均速率有关;对于一定质量的气体,压强与温度和体积有关.若压强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度发生变化时),N一定变化,故C正确,D错误;若体积减小且温度也减小,N不一定增加,A错误;当温度升高,同时体积增大时,N也不一定增加,故B错误.11.(2019·濮阳市模拟)对一定质量的气体,下列叙述正确的是()A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多B.当温度一定时,如果压强增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多D.如果分子数密度增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多答案B解析气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数,是由分子的数密度和分子的平均速率共同决定的,选项A和D都是分子数密度增大,但分子的平均速率如何变化却不知道;对选项C,由温度升高可知分子的平均速率增大,但分子的数密度如何变化未知,所以选项A、C、D都不正确.当温度一定时,气体分子的平均速率一定,此时气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现,所以选项B正确.12.节假日释放氢气球,在氢气球上升过程中,气球会膨胀,达到极限体积时甚至会胀破.假设在氢气球上升过程中,环境温度保持不变,则球内的气体压强________(选填“增大”“减小”或“不变”),气体分子热运动的剧烈程度________(选填“变强”“变弱”或“不变”),气体分子的速率分布情况最接近图4中的________线(选填“A”“B”或“C”),图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率.图4答案减小不变C解析在氢气球上升过程中,环境温度保持不变,气体分子热运动的剧烈程度不变,体积增大,气体分子的数密度减小,球内气体的压强变小;气体分子的速率分布满足“中间多,两头少”的特点,最接近题图中的C线.。
2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2022高考题模考题训练专题113气体(解析版)
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十九章热学专题113 气体第一部分知识点精讲1.气体压强(1)产生的原因由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。
(2)决定因素①宏观上:决定于气体的温度和体积。
②微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
2.气体压强的求解方法(1)平衡状态下气体压强的求法(2)加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强,把压强问题转化为力学问题求解。
2.典例分析汽缸开口向上对活塞,p汽缸开口向下对活塞,受力平衡:p汽缸开口水平对活塞,受力平衡:活塞上放置物以活塞为研究对象,受力如图乙所示。
由平衡条件(M+m)g开口向对水银柱,mgmg开上压强:向对水银柱,又由:开下压强:放对水银柱,受力平衡,类似开口水平的汽缸:柱气同种液体在同一深度的压强相等,在连通器中,灵活选取等压面,利用两侧压强相等求解气体压强。
如图所示,处压强相等。
管沿斜面方向:p2.理想气体(1)宏观上讲,理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体。
(2)微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,所以理想气体无分子势能。
[注4][注4] 理想气体是理想化的物理模型,一定质量的理想气体,其内能只与气体温度有关,与气体体积无关。
3.气体实验定律4.理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程:p 1V 1T 1 =p 2V 2T 2 或pVT =C 。
5.气体的分子动理论(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。
(2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。
大学物理 7.2 理想气体压强与温度的微观解释
一.理想气体的微观模型
(1) 忽略分子大小(看作质点) (分子线度<<分子间平均距离)
(2) 忽略分子间的作用力 (分子与分子或器壁碰撞时除外)
(3) 碰撞为完全弹性
理想气体: 可看作是许多个自由地、无规则运动着 的弹性小球的集合。
提出理想气体的目的:
是为了便于研究自然界中客观存在的、比较复杂的 真实气体,从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以 合理的简化。虽然自然界中并不存在真正的理想气体, 但这些理想气体的假设并不是凭空臆想出来的。常见的 氢气、氮气、氧气、二氧化碳气、空气、烟气等,在压 力不是很高和温度不是很低的条件下(由于它们的液化 温度都很低,离液化状态都很远),它们的性质都非常 接近于假想的理想气体,在工程应用所要求的精确度, 完全可以把这些气体当作理想气体看待,而不致引起很 大的误差。空气中及烟气中所含有的水蒸汽分子,亦可 当作理想气体看待。理想气体的提出,无论是对工程实 践或是对理论问题的研究都有着重要的意义。
x
2. 1秒钟A1受到1个分子的总冲量
1个分子在A1,A2之间往返一次所需时间为
则1秒内与A1碰撞次数 A1受1个分子的总冲量为
1 t
vx 2x
2mvx
vx 2x
t
mvx2 x
2x vx
3. N个分子在1秒内对A1的碰撞
A1F在1秒2m内v1受x 到v21xx的冲2m量v2—x —v22xx平均作 2用m力vNxF v2Nxx
vx vy vz 0
v
2 x
v
2 y
v
2 z
v2 3
理想气体压强公式的推导
气体及气体状态方程
气体及气体状态方程1、气体实验定律①玻意耳定律:pV = C(C为常量)一等温变化微观解释:一定质量的理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的,在这种情况下,体积减少时,分子的密集程度增大,气体的压强就曾大。
适用条件:压强不太大,温度不太低1图象表达:p - V②查理定律:T = C(C为常量)一等容变化o微观解释:一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变,在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强就增大>适用条件:温度不太低,压强不太大/V图象表达:p—③盖吕萨克定律:T = C(C为常量)一等压变化o ------------------------- ► V微观解释:一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减少,才能保持压强不变适用条件:压强不太大,温度不太低V '图象表达:V - T2、理想气体宏观上:严格遵守三个实验定律的气体,在常温常压下实验气体可以看成理想气体微观上:分子间的作用力可以忽略不计,故一定质量的理想o气体的内能只与温度有关,与体积无关理想气体的方程:T=C3、气体压强的微观解释大量分子频繁的撞击器壁的结果影响气体压强的因素:①气体的平均分子动能(温度)②分子的密集程度即单位体积内的分子数(体积)1、如图所示,为质量恒定的某种气体的P-T 图,A 、B 、C三态中体积最大的状态是() ” ・C A. A 状态B. B 状态C. C 状态D.条件不足,无法确定 °2、 一定质量的理想气体处于某一平衡态,此时其压强为p °,欲使气体状态发生变化后压强 仍为p o ,通过下列过程能够实现的是() °A. 先保持体积不变,使气体升温,再保持温度不变,使气体压缩B. 先保持体积不变,使压强降低,再保持温度不变,使气体膨胀C. 先保持温度不变,使气体膨胀,再保持体积不变,使气体升温D. 先保持温度不变,使气体压缩,再保持体积不变,使气体降温3、 下列说法中正确的是() A. 气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大B. 气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大C. 压缩一定量的气体,气体的内能一定增加D.分子a 从远处趋近固定不动的分子b ,当a 到达受b 的作用力为零处时, 定最大4、一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 「七、 平衡状态下的压强、体积和温度分别为P 2、v 2、T 2,下列关系正确的是(')' T =1T B. p =p ,V =1V ,T =2T1 2 2 1 2 1 2 2 1 2T =2T D. p =2p ,V =V ,T =2T 1 2 1 2 12 1 2中间有一段水银把空气分割为两部分,当玻璃管竖直时,上、下两A.水银柱下降,上面空气体积增大 B.水银柱上升,上面空气体积减小C.水银面不动,上面空气体积不变D.下面部分的空气压强减小6、 一定质量气体作等容变化,温度降低时,气体的压强减小,这时() A. 分子平均动能减小 B.分子与器壁碰撞时,对器壁的总冲量减小C.分子平均密度变小了D.单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数减少a 的动能一A. P ] = P 2,V ] = 2V 2, C. P i = 2p 2, V ] = 2V 2,5、两端封闭的玻璃管, 部分的空气体积相等,如果将玻璃管倾斜,则( )7、对一定量的气体,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,V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.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变8、如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体,Q为真空,整个系统与外界没有热交换。
关于气体压强的理解
气体压强是热学部分的重要概念,也是学习中的难点,从微观和宏观两个角度正确地理解气体压强的概念是解决问题的关键。
一、微观方面气体压强是由大量气体分子碰撞器壁产生的,在数值上等于垂直作用于器壁单位面积上的平均冲击力,或者说等于单位时间内器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量。
气体分子质量越大,速度越大,即分子的平均动能越大,每个气体分子撞击一次器壁的作用力越大,而单位时间内气体分子撞击的次数越多,对器壁的总压力越大,而这一次数又取决于单位体积内的分子数(分子的密集程度)和平均动能(分子在容器中往返运动着,其平均动能越大,分子平均速率也越大,连续两次碰撞某器壁的时间间隔越短,即单位时间内撞击次数越多),可见,从微观角度看,气体的压强取决于气体分子的平均动能和密集程度。
例1:下列说法正确的是()a.气体对器壁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。
b.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量。
c.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小。
d.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大。
答案:a二、宏观方面教材中对气体压强做了如下的定义:容器中的大量气体分子对器壁的频繁碰撞,就对器壁产生一个持续的、均匀的压力,而器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。
对于质量一定的某种气体,气体的体积越小密度越大,单位体积内分子数就越多,单位时间碰撞气壁单位面积分子数越多,气体的压强越大;气体的温度越高,分子的平均速率越大,单位时间碰撞气壁单位面积分子数越多并且每次碰撞作用力越大,气体的压强越大;所以从宏观上说,一定质量气体压强的大小是由气体的体积和温度共同决定的。
一定质量的气体体积越小,温度越高,气体的压强就越大。
例2:如下图所示,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝。
气缸壁和隔板均绝热。
初始时隔板静止,左右两边气体温度相等。
高中人教物理选择性必修二专题10 理想气体状态方程——学生版
专题10 理想气体状态方程(学生版)一、目标要求二、知识点解析1.气体的等温、等容和等压变化(1)气体实验定律气体的温度、体积和压强这三个状态参量之间存在一定的关系,我们从三个角度分别探讨它们之间的联系.图1、图2和图3分别表示气体在等温、等容和等压下的各状态参量之间的关系:注意:只有取开尔文温标时,等容变化和等压变化的正比关系才成立. 2.气体压强的微观解释①压强:从微观角度来看,气体对容器的压强是由于大量气体分子对容器的撞击引起的,气体的温度越高,气体分子的密集程度(单位体积内的分子数)越大,气体对容器的压强越大;注意:与气体对容器的压强不同,大气压强是由地球的吸引产生的; ②微观理解a .一定质量的气体温度不变时,平均动能不变,压缩体积使得气体分子密集程度增大,则压强增大;b .一定质量的气体体积不变时,升高温度使得气体分子的平均动能增加,在相同密集程度下撞击容器时的作用力更大,则压强增大;c .一定质量的气体压强不变时,升高温度,分子平均动能增大,为使气体的压强不变,气体只能减小分子的密集程度,即体积增大.3.理想气体状态方程 (1)理想气体①定义:气体实验定律只有在温度变化不大(相比室温)、压强变化不大(相比大气压)的情况下才成立,为研究方便,假设一种气体,在任何温度和任何压强下都符合实验定律,这种气体被称为理想气体;实际气体在温度变化不大(相比室温)、压强变化不大(相比大气压)时可以视作理想气体;②性质:理想气体中的分子忽略自身体积,可视作质点;不考虑分子间的作用力,即分子运动时做匀速直线运动,且不计分子势能;分子与分子、分子与容器的碰撞都是完全弹性的;(2)理想气体状态方程设一定质量的理想气体在1状态时的温度、压强和体积分别为T 1、p 1、V 1,在2状态时的温度、压强和体积分别为T 2、p 2、V 2,则有:112212p V p V T T理论表明,考虑理想气体的数量关系,理想气体状态方程为:pV=nRT 其中n 为理想气体的物质的量.三、考查方向图1图2图3题型1:气体压强的微观解释典例一:(2017•朝阳区二模)科学精神的核心是对未知的好奇与探究,小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据,他以氦气为研究对象进行了一番研究,经查阅资料得知:第一,理想气体的模型为气体分子可视为质点,分子间除了相互碰撞外,分子间无相互作用力;第二,一定质量的理想气体,其压强p 与热力学温度T 的关系式为p nkT =,式中n 为单位体积内气体的分子数,k 为常数。
气体流速越快压强越小的微观解释
气体流速越快压强越小的微观解释
从简单的方面来讲是空气分子运动的结果。
我们都知道,空气对物体的压力是由于空气分子不停地做我们看来几乎无规则地运动(或者叫做布朗运动),碰到物体上而形成对物体的压力。
当物体表面地空气高速流动时候,在物体表面地分子几乎都在沿着流速地方向做运动,这样垂直碰撞到物体表面地分子就少了,对物体地压力就减少了。
当然,这是直观明显的微观表现,如果要运用和深入了解的话,那么就要通过统计它的规律来了解它。
比如学习伯努力方程...。
高中物理热学气体专题带答案解析
高中物理热学气体专题复习一:气体压强的微观解释气体压强的产生:大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强。
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。
决定气体压强大小的因素。
①微观因素:气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定:A气体分子的数密度(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;B气体的温度高,气体分子的平均动能变大,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,气体分子的平均速率大,在单位时间里撞击器壁的次数就多,累计冲力就大。
②宏观因素:气体的体积增大,分子的数密度变小。
在此情况下,如温度不变,气体压强减小;如温度降低,气体压强进一步减小;如温度升高,则气体压强可能不变,可能变化,由气体的体积变化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。
③因密闭容器的气体分子的数密度一般很小,由气体自身重力产生的压强极小,可忽略不计,故气体压强由气体分子碰撞器壁产生,大小由气体分子的数密度和温度决定,与地球的引力无关,气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。
1.关于理想气体的下列说法正确的是A. 气体对容器的压强是由气体的重力产生的B. 气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的C. 一定质量的气体,分子的平均动能越大,气体压强也越大D. 压缩理想气体时要用力,是因为分子之间有斥力2.将相同质量,相同温度的理想气体放入相同容器,体积不同,则这两部分气体A. 平均动能相同,压强相同B. 平均动能不同,压强相同C. 平均动能相同,压强不同D. 平均动能不同,压强不同cm3.一定质量的理想气体,当温度保持不变时,压缩气体,气体的压强会变大。
这是因为气体分子的A. 密集程度增加B. 密集程度减小C. 平均动能增大D. 平均动能减小4.下列说法中正确的是A. 一定质量的理想气体压强不变时,气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大B. 温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均速率相同C. 物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的D. 可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气,温度相同时氧气的内能小5.对一定量的理想气体,下列说法正确的是A. 气体体积是指所有气体分子的体积之和B. 气体分子的热运动越剧烈,气体的温度就越高C. 当气体膨胀时,气体的分子势能减小,因而气体的内能一定减少D. 气体的压强是由气体分子的重力产生的,在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强二:平衡状态下气体压强计算(1)液体封闭气体压强的计算6、如图,玻璃管中灌有水银,管壁摩擦不计,设p 0=76cmHg 水银柱长度L=10cm,求封闭气体的压强(单位:cm)7、如图,玻璃管中灌有水银,管壁摩擦不计,设p0水银柱重力mg=10N S=1 cm2,求封闭气体的压强。
浅谈气体压强的微观表达式
浅议气体压强中的“双单”问题史婉华关于气体压强的微观解释,高中物理人教版选修3—3的教材中用“雨滴打伞”来类比气体分子碰撞容器壁,气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的撞击引起的,就像密集的雨点打在伞上一样,雨点虽然是一滴一滴地打在伞上,大量密集雨点的撞击,使伞受到持续的压力。
用“豆粒下落击打台秤”来模拟气体压强产生的机理,在相同高度下改变单位时间内倒落豆粒的颗数,可知单位时间内落到台秤上的颗粒越多,台秤的示数越大;在保证单位时间内倒落豆粒的颗数一定的前提下,改变豆粒下落高度,可知高度越大,撞击台秤时的动能越大,台秤示数越大。
故可定性得出影响气体压强的两个微观因素:(1)气体分子的平均动能越大,气体对器壁的压强越大。
(2)单位体积内分子数越多即分子的数密度越大,气体对器壁的压强越大。
笔者就高中阶段从动力学角度来定量地推导一下气体压强的微观表达式。
(1)假设在t时间内有n个质量为m的气体分子与器壁发生弹性碰撞,沿气体分子与器壁碰撞前的速度方向建立坐标轴,碰前的速度为v,碰后的速度为-v,气体分子碰撞前后速度的变化为-2v,那么这些气体分子具有的加速度为a=-2v/t,受到的器壁对它们的作用力为F=-2nmv/t。
根据牛顿第三定律,这些气体就会对器壁产生一个持续均匀的压力F=2nmv/t。
(2)对于容器内的气体分子而言,实际上每个分子均做无规则运动,它们的速度不断发生变化,某时刻,容器内各分子的速度大小和方向是不同的,根据热力学统计规律,大量气体分子做无规则热运动,它们沿各个方向运动的机会均等,从统计学的观点来看,可以认为各有1/6的分子向着上、下、前、后、左、右这六个方向运动,气体分子速率按一定的统计规律分布,可以认为所有分子都以平均速率向各个方向运动,大量气体分子碰撞器壁时,在某段时间内会对器壁产生一个持续均匀的压力,作用在器壁单位面积上的压力就等于气体的压强。
设单位体积内气体的分子数即分子的数密度为n,横截面积为s,高度为vt的圆柱体内的分子数为nsvt,在时间t内有N=nsvt/6 个分子撞击如图所示器壁,它们给器壁的平均作用力为2Nmv/t,即2nsmv2/6,器壁单位面积所受的平均作用力即气体压强为p=2nmv2/6,由于气体分子的平均动能为 E K=mv2/2,因此可得气体压强的微观表达式为p=2nE K/3,定量得出气体压强与气体分子的平均动能及分子数密度的关系。
气体压强的微观解释
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一、气体分子运动的特点
1.气体分子的微 观 模型: 气 体分子间距远大于10r0,所 以 气体分子看作没有相互 作用力的质点——理想气 体的微观模型.
气体分子间距离大(约 为分子直径的10倍)分子 力小(可忽略), 认 为 除 了相互碰撞或跟器壁碰撞 外,不受其它力的作用, 因 此 气体没有一定的形状 和体积 , 在空间 自 由移动 。
2.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.
3.影响气体压强的两个因素: (1)气体分子的平均动能.从宏观上看是气
体的温度. (2)单位体积内的分子数 (即分子的密集程
度) ,从宏观上看是气体的体积.
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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.
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二、气体压强的产生
点击观看雨滴打到雨伞上和大量钢珠倒在秤盘上的演示
大量的雨滴持续的打在伞面上,对伞面形成均匀的压力 大量的钢珠倒在秤盘上,对. 台秤产生的持续的压力
1.气体的压强是大量的气体分子频繁地碰撞容器 壁而产生的.
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气体分子的碰撞
2.大量气体分律叫 做统计规律.
点 击 右 图 演 示 统 计 规 律
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(2)气体分子沿各个方向运动的几率相等. (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. 当温度升高时,“中间多”的这一“高峰”向速率
高中物理总复习之知识讲解 固体液体和气体(基础)
物理总复习:固体、液体和气体【考纲要求】1、知道气体分子运动速率的统计分布规律;2、知道气体的三大实验定律、内容、熟悉其图像;3、知道理想气体的状态方程,能结合力学知识解相关气体状态变化的问题。
【知识网络】【考点梳理】考点一、气体分子动理论要点诠释:1、气体分子运动的特点:①气体分子间距大,一般不小于10r0,因此气体分子间相互作用的引力和斥力都很小,以致可以忽略(忽略掉分子间作用力的气体称为理想气体)。
②气体分子间碰撞频繁,每个分子与其他的分子的碰撞多达65亿次/秒之多,所以每个气体分子的速度大小和方向是瞬息万变的,因此讨论气体分子的速度是没有实际意义的,物理中常用平均速率来描述气体分子热运动的剧烈程度。
注意:温度相同的不同物质分子平均动能相同,如H2和O2,但是它们的平均速率不相同。
③气体分子的速率分布呈“中间多,两头少”分布规律。
④气体分子向各个方向运动的机会均等。
⑤温度升高,气体分子的平均动能增加,随着温度的增大,分子速率随随时间分布的峰值向分子速度增大的方向移动,因此T1小于T2。
2、气体压强的微观解释:气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的,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。
气体分子的平均动能越大,分子越密,对单位面积器壁产生的压力就越大,气体的压强就越大。
考点二、气体的状态参量要点诠释:对于气体的某种性质均需用一个物理量来描述,如气体的热学性质可用温度来描述,其力学性质可用压强来描述。
描述气体性质的物理量叫状态参量。
1、温度:温度越高,物体分子的热运动加剧,分子热运动的平均动能也增加,温度越高,分子热运动的平均动能越大,温度越低,分子热运动的平均动能越小。
微观含义:温度是分子热运动的平均动能的标志。
温标:温度的数量表示法。
(1)摄氏温标:标准状况下冰水混合的温度为0度,水沸腾时的温度为100度,把0到100之间100等份,每一等份为1摄氏度(1℃)。
理想气体的压强和温度的微观解释
气体分子的平均总动能:
k
i 2
kT
i=t+r+s
气体分子的平均总动能:
k
i kT 2
i=t+r+s
若把分子内原子的振动看作是谐振动,每一个谐振
动自由度的平均振动势能也是 1 kT
2
气体分子的平均总能量: 1 t r 2s kT
2
常温下,分子可认为刚性的,不存在振动自由度。
注意:
1. 是统计规律,只适用于大量分子组成的系统。 2. 是分子无规则运动和频繁碰撞的结果。 3. 经典统计物理可给出严格证明。
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分子间碰撞所产生的影响由于统计平 均将彼此抵消。
第三步:计算一个分子给器壁的作用力:
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第四步:计算N个分子给器壁的平均冲力:
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该面所受压强
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固体和液体的分子不会散开而能保持一 定的体积,并且固体还能保持一定的形 状呢?
显然,是因为固体和液体的分子之间 有相互吸引力。
固体和液体很难压缩,说明分子之 间除了吸引力,还有排斥力,它阻 止分子相互靠近。
分子之间存在相互作用力是一短程力。
r0 ~ 10-10m
12-2-1 理想气体微观模型和统计假设
*单原子分子
t=3 r=0 i=3
*刚性双原子分子 t=3 r=2 i=5
定性分析 定量计算——以“气体压强的微观解释”教学设计为例
2021年2月1日理科考试研究•综合版• 43 •走性分析走量计箅以“气体压强的微观解释”教学设计为例施生晶熊美华(三明市第二中学福建三明365000)摘要:“气体压强的微观解释”是高中物理教学的难点.本文设计米粒撞击台秤创新实验,模拟气体压强产生的机理,定性分析影响气体压强各因素;建立气体模型,应用数学和物理知识,推理、定量计算获得气体压强表达式;从定 性到定量,突破教学的难点,帮助学生体验概念建立的过程,培养学生创新意识和实验素养.关键词:气体压强;创新实验;定性分析;定量计算1问题的提出高中物理(选修3 - 3)“气体压强的微观解释”, 教材提供的材料十分有限,实验室没有现成器材,传 统上是纯理论教学,是教学的难点.为了满足课堂的 需要,把抽象的气体压强直观呈现给学生,需要教师 研制教具,进行课堂演示实验,突破教学难点,激发学 生学习兴趣,帮助学生建立概念,让学生体验概念建 立的过程,助力学生认知的构建、创新意识和实验素 养的培养.2设计创新实验,定性分析在“探究加速度与力、质量关系”的力学实验中, 在“探究平行板电容器的影响因素”电学实验中,学 生已经掌握了用控制变量的方法来研究变量问题,本 节课设计的米粒撞击台秤实验也贯穿这类研究 方法[1].实验模拟气体压强产生机理的实验.实验器材:如图1所示的数字电子台秤、一定数 量的米粒、底部有3个圆孔的瓶子(圆孔设计:孔的大小相同,能封闭和打开).图1米粒撞击台秤实验探究一模拟气体压强产生教师演示1:把瓶子拿到台秤上方约30cm 位置 处,打开一个圆孔,米粒通过圆孔,连续撞击台秤.实验现象1:数字电子台秤示数先增大(〇 ~24. 8), 到最大值后,有些许缓慢减小到0(24. 8〜0)[2].实验目的:教师通过创新实验,把台秤示数变化 情况,直观呈现给学生,激发学生思考,台秤示数为何 会变化?现象分析:因米粒撞击台秤,台秤才有示数;撞击 台秤的米粒数量大致相同,台秤示数稳定,台秤示数 与米粒的撞击有关.探究二模拟气体压强与气体分子平均动能关系教师演示2:把瓶子拿到台秤上方约50cm 位置 处,重复刚才实验.实验现象2:数字电子台秤示数先增大(0〜34. 6),到最大值后,有些许缓慢减小到0(34.6 ~0), 最大值明显增加.现象分析:因米粒从更高位置落下,撞击台秤速 度更大,导致台秤示数最大值增加,台秤示数与米粒 的撞击速度有关.实验结论1:台秤示数与米粒撞击的速度有关.探究三模拟气体压强与气体分子密集程度的关系教师演示3:把瓶子拿到台秤上方约30cm 位置 处,打开2个圆孔,让米粒通过圆孔,连续撞击台秤;打开3个圆孔,重复刚才实验.基金项目:福建省教育科学“十三五”规划课题“在山区高中实施物理创新教学的策略与实践研究”(课题编号:2020XB 0547);2019年三明市基础教育教学研究课题“核心素养视野下高中物理创新教学的实践研究”(课题编号:JYKT - 19004).作者简介:施生晶(1974 -),男,福建三明人,本科,中学高级教师,研究方向:高中物理竞赛和教学研究.• 44 •理科考试研究•综合版2021年2月1日实验现象3 :打开2个圆孔,台秤示数最大值增加 到31.8;打开3个圆孔,台秤示数最大值增加到41.5.现象分析:比较演示1和3,打开圆孔的个数越 多,单位时间内撞击台秤米粒数量增加,导致台秤示 数最大值增加.实验结论2:台秤示数与撞击台秤米粒数量(米粒 的密集程度)有关.本实验所需器材简单,制作容易,能方便模拟气 体压强产生的机理•通过米粒撞击台秤,学生视觉上 产生强烈的刺激,实验直观清晰,效果极佳,学生对气 体压强的认识更深入、更全面,学生会定性判断,台秤 示数变化,跟米粒的撞击速度和密集程度有关,并且 引发学生兴趣,激发学生探究气体压强定量关系的 激情•3物理建模,定量计算物理学是一门精确的定量科学.定性能让学生对 物理量进行简单区分,定量才能引导学生作深入研 究;用数学方式把物理现象、物理概念、物理规律表示 出来,才是真正认识物理问题的本质,思维才会从感 14到理性发展[3].3. 1建立模型 3. 1. 1相关参数设单位体积内气体的分子数 (分子数的密集程度)为《,气体分子平均速率〃,分子平均质量为分子平均动能&2!(温度C :越高,平均动能越大)所示.3. 1.2统计规律气体分子在做无规 则运动,沿各个方向运 动的机会均等.为了便 于研究,本模型的气体 分子朝着上、下、前、后、左、右这六个方向运动,如图3所示.3. 1.3分子个数在时间A t 内,单位体积内气体分子个数= nAK 体=nAS ((如图4所示),(AS -单位面积);撞击单位面积器壁的气体分子个数= | =〇(如图3所示,垂直撞击右侧壁分子数).,如图 2 图2气体参数图3气体分子沿各个方向运动3.2动力学角度分析 3.2. 1单个气体对器壁碰撞的作用力F设气体分子垂直与器壁发生 弹性碰撞(碰前的速度为〃,碰后 的速度为-〃),如图4所示.单个气体动量的改变量为/V=D ) - mi ; = _,根据动图4气体分子垂直与器量定理,器壁对单个气体产生的作用力大小Ap _ 2m vAt ~ At '根据牛顿第三定律得F ; =h .3_ 2. 2 /V 个气体分子对器壁的作用力F '器壁对yv 个气体分子的作用力大小F = yvF , =/v2m v _ nAS ( vAt )2m v _ nASmv 2"a T = 6 a T = ^3^'根据牛顿第三定律广=尺 3.2.3容器内气体的压强P器壁单位面积所受的平均作用力p = £ =a s =t<(气体分子的平均动能为瓦根据气体压强的微观表达式P = f «,定量判断:微观角度,气体压强跟分子的密集程度与分子平 均动能(速率)有关;宏观角度,气体压强跟气体的体 积与气体温度有关.物理教学,教师不仅要传授物理知识,还要培养和提高学生思维能力.气体压强的微观表达式推理过 程中,在培养学生综合能力方面,是非常好的素材.学 生根据前期掌握的气体实验定律,通过教师引导,学 生建立气体物理模型,运用动量定理、牛顿运动定律、 压强等物理规律,进行数学分析、逻辑推理、找出规 律、形成结论、获得新知识,适合学生认识事物的顺 序,发展了学生的思维能力,最大程度地培养和发展 学生的物理学科的核心素养.4气体压强的微观解释的应用(2019年全国n卷)如p -K 图p(图5)所示,1、2、3三个点代表某容%器中一定质量理想气体的三个不同 状态,对应的温度分别是、八、八.用%、/V 2、%分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数,则/V ,______/V 2______/V 3.(填“大于”P ,一音-〇V , 2V , V图5 2019年全国n 卷H ______ T },‘小于”或“等于”)2021年2月1日理科考试研究•综合版• 45 •本题主要考查对气体压强微观的解释.在常规教 学中,教师采用叙述的方式,没有在核心概念、物理规 律的理解上下功夫,导致学生对压强的产生理解不深 刻,造成分析、解题存在困难,得分率较低.解析根据理想气体状态方程#= T)y3^,得r, = [ =27V状态1和2体积相同,分子密集程度U)相同,温度越高(r, =2乙),状态1分子平均 动能越大,在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次 数越多,y v, >/v2.状态3温度高于状态2(r3 =20,分 子平均动能更大,因气体压强相同,结合气体压强微观表达式P,状态3分子密集程度(n)更小,在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数更少為>/v3.5教学反思在教学实践中,笔者通过创新实验方案,运用定性研究、定量计算的学习进阶策略,有效地突破“气体压强的微观解释”教学难点.新时代的物理教师,不仅要践行新课程理念,而且还要不断学习研究、与时俱进,从知识和技能、过程和方法、情感态度价值观三个维度培养学生,切实提高学生的各方面能力,真正把物理核心素养落实到每一堂课之中.参考文献:[1] 陈岭,李凤英.定量探究平行板电容器电容的实验设计[J].物理教师,2020,41 (02) :66 - 68.[2] 施生晶,刘兵飞.利用创新实验突破教学难点—以“多普勒效应及其应用”实验设计为例[J].中学物理教学参考,2018,47(17) :57 -59.[3] 张亚茹,孟秀兰,杨净,尹哲.从定性到定量突破教学难点——数字多用电表辅助电容概念、规律教学例谈[J].中学物理,2018,36(11 ):35 -37.(收稿日期:2020-丨0-15)基于“学可进阶理论”指导下的教学设计—以“应用牛顿第二定律求解加速度”为例郭海昌(重庆市第30中学校重庆4〇0014)摘要:本文依据“学习进阶”理论,分析学生现有认知水平和认知结构,将教学目标划分为三个进阶水平,形成了 循序的、连贯的、逐级递进的学习序列.通过学生运用牛顿第二定律解决不同情景、不同阶次的问题,引导学生主动构建 知识和方法学习,促进学生思维深度参与,提高学生的科学素养.关键词:学习进阶;牛顿第二定律;教学设计1设计思路用学习进阶理论统领物理课堂教学,有利于学生 知识体系构建、物理观念的形成和核心素养的提高.美国国家研究理事会将学习进阶定义为:“学习进阶 是随着时间推移,学生对某一学习主题的思考和认识 不断丰富、精致和深人的一种过程”学习进阶理论 认为学习是一种不断积累、不断发展的过程,学生对 核心概念的理解不是一蹴而就的,而是需要经过许多 个不同的中间水平[2].学习经历的多个中间水平,是 学生对所学知识逐渐发展、不断成熟的过程,也是学 生主动思考、探究和推理的结果.本课时是为学生完成“牛顿第二定律”新课后设 计,是牛顿第二定律知识的简单应用习题课,也为解 决“已知运动求解力和已知力求解运动”两类基本问 题奠定基础.分析学生现有认知水平和认知结构,本 节课围绕教学目标划分为三个进阶水平,选择典型问 题情景,预设若干小“阶”,采用由浅入深的问题引导 策略,帮助学生登小“阶”,爬大“阶”,完成预设教学 目标■2课程目标分析2. 1课程标准要求理解牛顿第二定律,能用牛顿运动定律解释生产基金项目:重庆市渝中区科学规划课题“心动物理课堂的学习进阶策略实践研究”(课题批准号:20丨8 -2019). 作者简介:郭海昌(1970 -),男,重庆潼南人,本科,中学高级教师,研究方向:中学物理学科教学.。
高中物理论文谈谈大气压强与气体压强
谈谈大气压强与气体压强一、大气压强1.定义:从地球表面延伸至高空的空气重量,使地球表面附近的物体单位面积上所受的力称为“大气压强”,或者说大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压或气压。
链接:地面上空气的范围极广,常称“大气”。
离地面200公里以上,仍有空气存在。
虽其密度很小,但如此高的大气柱作用于地面上的压强仍然极大。
人体在大气内毫不感觉受到气压的压迫,这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故。
德国马德堡市市长,奥托·格里克做了马德堡半球实验证实了大气压的存在。
2.产生的原因大气压产生的原因可以从不同的角度来解释:第一,从微观上,可以用分子动理论来解释.因为气体是由大量的做无规则运动的分子组成,而这些分子必然要对浸在空气中的物体不断地发生碰撞.每次碰撞,空气分子都要给予物体表面一个冲击力,大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力,从而形成大气压.若单位体积中含有的分子数越多,则相同时间内空气分子对物体表面单位面积上碰撞的次数越多,因而产生的压强也就越大.第二,从宏观上说,空气受重力的作用,空气又有流动性,因此向各个方向都有压强.讲得细致一些,由于地球对空气的吸引作用,空气压在地面上,就要靠地面或地面上的其他物体来支持它,这些支持着大气的物体和地面,就要受到大气压力的作用.单位面积上受到的大气压力,就是大气压强;大气压强既然是由空气重力产生的,高度大的地方,它上面空气柱的高度小,密度也小,所以距离地面越高,大气压强越小.另外,地球上面的空气层密度不是相等的,靠近地表层的空气密度较大,压强也较大,高层的空气稀薄,密度较小,压强也较小,这与气体压强微观解释刚好相符. 例1 (08年全国卷) 已知地球半径约为6.4×106 m ,空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为 1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为( )A. 4×1016 m 3B.4×1018 m 3C. 4×1020 m 3D. 4×1022 m 3 解析:大气压强是由大气重量产生的。
气体压强的微观解释
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.
3.盖—吕萨克定律 (1) 宏观表现:一定质量的气体,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.
气体压强的形成原因: 大量气体分子的频繁撞击形成的!
甲(一罐水)
乙(一罐气)
A
B
A
B
C D D
C
液体的压强: 1、液体重力产生 2、同一水平液面上压强相等
气体的压强: 1、大量气体分子频繁撞击产生 2、同一部分气体中压强处处相等 3、气体压强总是垂直于接触面
பைடு நூலகம்
3、不同深度处压强不等,越
深压强越大
一定质量的气体的压强P,
解析:
布朗运动是指悬浮颗粒因受 分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒 的无规则运动,选项A错误;气体分 子因不断相互碰撞其动能瞬息万变, 因此才引入了分子的平均动能,选项 B错误;气体分子不停地做无规则热 运动,其分子间的距离大于 10r0,因 此气体分子间除相互碰撞的短暂时间 外,相互作用力十分微弱,分子的运 动是相对自由的,可以充满所能达到 的整个空间,故选项C正确;气体分
一定质量的气体,下列叙述中正确的是( ) A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单 位面积器壁的碰撞次数一定增大 B.如果压强增大,气体分子对单位面积器壁的 压力一定增大 C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单 位面积器壁的碰撞次数一定增大 D.如果分子密度增大,气体分子在单位时间内 对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
也谈理想气体压强公式的微观解释
的压强增大.这就是气体‘温度升高,压强增大’的微观解
释.”这两种解释都是定性的解释.
查阅普通物理学教材[ 2-4 ]和物理学手册[ 5 ]中有关内容,
运用气体动理论关于理想气体模型的基本微观假设:一是关
于每个分子的力学性质的假设,二是关于分子集体的统计性
假设,推出理想气体的压强公式为
P=
2 3
nwk
收稿日期:2009-10-28 作者简介:许弟余(1947-),男,四川职业技术学院教授.
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公式.压强公式是一个统计规律,而不是力学规律.压强公 式是从微观角度来了解气体宏观性质的一个基本公式,它把
2
宏观量压强 P 和微观量的统计平均值 n、W (K 或 V )联系起 来,典型地显示了宏观量和微观量的关系.它表明气体压强 具有统计意义,即它对于大量气体分子才有明确的意义,离 开了“大量分子”和“统计平均”来谈压强是没有意义的.(1) 式表示,容器中单位体积的分子数越多,分子的平均平动动 能越大,器壁所受的压强也就越大.一定质量的气体,体积 越小,分子越密集,可见气体的压强跟体积有关;(4)式表示 温度是分子平均平动动能的标志,可见气体的压强跟温度有 关.这就是高中物理中对理想气体压强的微观解释.
责任编辑:谭光全
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大量气体分子作用在器壁单位面积的平均作用力.”“从微
观角度来看,气体压强大小跟两个因素有关:一个是气体分
子的平均动能,一个是分子的密集程度.”另一处是“按照气
体分子热运动的理论,气体的体积保持不变时,分子的疏密
程度也不改变,温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的
平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力变大,所以气体
的方法和过程,形成探究问题的兴趣,进而迁移到其他学科
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分子热运动、布朗运动、扩散现象1、做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。
图中记录的是( D )A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度——时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线E.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映2、布朗运动虽然与温度有关,但布朗运动不能称为热运动(对)3、空中飞舞的尘埃的运动不是布朗运动经验之谈:布朗运动凭肉眼观察不到,得在光学显微镜下观察分子运动在光学显微镜下观察不到,得在电子显微镜下观察。
布郎运动不会停止,而尘埃的飞扬经过一段时间后,会落回地面4、观察布朗运动时,下列说法正确的是( AB )A.温度越高,布朗运动越明显B.大气压强的变化,对布朗运动没有影响C.悬浮颗粒越大,布朗运动越明显D.悬浮颗粒的布朗运动,就是构成悬浮颗粒的物质的分子热运动5.由分子动理论及能的转化和守恒定律可知…( D )A.扩散现象说明分子间存在斥力B.布朗运动是液体分子的运动,故分子在永不停息地做无规则运动C.理想气体做等温变化时,因与外界存在热交换,故内能改变D.温度高的物体的内能不一定大,但分子的平均动能一定大6.下列关于热运动的说法,正确的是( D )A.热运动是物体受热后所做的运动B.温度高的物体中的分子的无规则运动C.单个分子的永不停息的无规则运动D.大量分子的永不停息的无规则运动物质的量(1)m M v V N A ==即:分子质量摩尔质量=分子体积摩尔体积阿佛加德罗常数=(2)分子的个数 = 摩尔数 ×阿伏加德罗常数(3)摩尔质量摩尔体积=密度1.从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( C )A.水的密度和水的摩尔质量B.水的摩尔质量和水分子的体积C.水的摩尔质量和水分子的质量D.水分子的体积和水分子的质量2.已知铜的摩尔质量为M (kg/mol ),铜的密度为ρ(kg/m 3),阿伏加德罗常数为 N A (mol - 1).下列说法不正确的是( B )A.1 kg 铜所含的原子数为MN A B.1 m 3铜所含的原子数为ρA MN 个铜原子的质量为A N M kg 个铜原子所占的体积为A N M ρ m 3 3. 利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M ,则阿伏加德罗常数的表达式为( )答案:336VMS πρ 4.已知铜的密度为×103 kg/m3,相对原子质量为64,通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为(B )×10-6 m 3×10-29 m 3 ×10-26 m 3 ×10-24 m5.某物质的摩尔质量为M ,密度为ρ,设阿伏加德罗常数为N A ,则每个分子的质量和单位体积所含的分子数分别是(D ) A.MN A M N ρ⋅A B.A N M ρM N A C.M N A ρ⋅A N M D.A N M M N ρ⋅A 6 .一热水瓶水的质量约为m=2.2 kg,它所包含的水分子数目为_________.(取两位有效数字,阿伏加德罗常数取×1023 mol -1) ×1025个)7.某同学采用了油膜法来粗略测定分子的大小:将1 cm 3油酸溶于酒精,制成1 000 cm 3的溶液.已知1 cm3酒精油酸溶液有100滴,在一塑料盘内盛水,使盘内水深约为1 cm,将1滴溶液滴在水面上,由于酒精溶于水,油酸在水面上形成一层单分子油膜,测得这一油膜层的面积为90 cm2,由此可估计油酸分子的直径为多少 (答案:×10-9m )气体压强的微观解释影响气体压强的因素有两个:(1)单位面积上,单位时间内,气体分子对容器壁的碰撞次数从宏观来看,决定于分子的浓度(单位体积内分子的个数)或对一定量的气体来说,压强的大小决定于分子的体积。
对一定质量的气体,在温度不变的前提下,体积越小,压强越大。
(2)平均每次碰撞的冲击力从宏观来看,决定于气体的温度。
温度是分子热运动剧烈程度的标志。
温度越高,分子的平均动能越大。
分子平均每次对容器壁的撞击力就越大。
对一定质量的气体,在体积不变的前提下,温度越高,压强越大思考:对一定质量的气体,如果温度升高的同时,体积也增大。
那么气体压强将如何变是变大还是变小还是不变(3)总结:(1)一定量的气体,在单位时间内对容器单位面积上的碰撞次数由气体体积决定(2)对于已确定了的气体,在热运动中,平均每次对容器壁的碰撞力由温度来决定。
思考:1、对一定质量的气体,如果温度升高的同时,体积也增大。
那么气体压强将如何变是变大还是变小还是不变2、液体、固体产生的压强是靠重力来产生的。
气体压强靠什么来产生1.在一定温度下,当气体的体积减小时,气体的压强增大,这是由于(A ) A.单位体积内的分子数变大,单位时间内单位面积上对器壁碰撞的次数增大B.气体分子密度变大,分子对器壁的吸引力变大C.每个分子对器壁的平均撞击力变大D.气体分子的密度变大,单位体积内分子的重量变大2.下面关于气体压强的说法正确的是( ABCD )A.气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的B.气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力C.从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关D.从宏观角度看,气体的压强大小跟气体的温度和体积有关3.对一定质量的理想气体,下列说法正确的是( AB )A.体积不变,压强增大时,气体分子的平均动能一定增大B.温度不变,压强减小时,气体的密度一定减小C.压强不变,温度降低时,气体的密度一定减小D.温度升高,压强和体积都可能不变4.有关气体压强,下列说法正确的是( D )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C.气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D.气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小5.一定质量的气体,下列叙述中正确的是( AD )A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大B.如果压强增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大D.如果分子密度增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大6.对于一定质量的气体,下列说法中正确的是( AB )A.如果保持温度不变,则体积越小,压强越大B.如果保持体积不变,则温度越高,压强越大C.如果保持压强不变,则体积越小,温度越高D.如果保持温度不变,则体积越小,内能越多7.封闭在贮气瓶中的某种气体,当温度升高时,下列说法中正确的是(容器的膨忽略不计) ( A )A.密度不变,压强增大B. 密度不变,压强减小C. 压强不变,密度增大D. 压强不变,密度减小8、下列对气体压强描述,正确的是( B C D )A.在完全失重状态下,气体压强为零B.气体压强是由大量气体分子对器壁频繁的碰撞而产生的C.温度不变时,气体体积越小,相同时间内撞击到器壁的分子越多,压强越大D.气体温度升高,压强有可能减小9、在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空。
分析这一过程,下列表述正确的是( B )①气球内的气体密度变小,所受重力也变小②气球内的气体密度不变,所受重力也变小③气球所受浮力变大④气球所受浮力不变A.①③B.①④C.②③D.②④10、民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。
其原因是,当火罐内的气体( B )A.温度不变时,体积减小,压强增大 B.体积不变时,温度降低,压强减小C.压强不变时,温度降低,体积减小 D.质量不变时,压强增大,体积减小11、对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是(B C )A.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强减小B.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大C.如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大D.如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越小12、下列对气体压强描述,正确的是( BCD )A.在完全失重状态下,气体压强为零B.气体压强是由大量气体分子对器壁频繁的碰撞而产生的C.温度不变时,气体体积越小,相同时间内撞击到器壁的分子越多,压强越大D.气体温度升高,压强有可能减小13、关于气体的压强,下列说法中正确的是( C )A.气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B.气体分子的平均速率增大,气体的压强一定增大C.气体的压强等于器壁单位面积、单位时间所受气体分子冲量的大小(冲量即I=Ft)D .当某一容器自由下落时,容器中气体的压强将变为零14、已知离地面愈高,大气压强愈小,温度也愈低,现有一气球由地面向上缓慢升起,则大气压强与温度对此气球体积的影响是( D )A .大气压强减小有助于气球体积增大,温度降低有助于气球体积增大B .大气压强减小有助于气球体税减小,温度降低有助于气球体积减小C .大气压强减小有助于气球体积减小,温度降低有助于气球体积增大D .大气压强减小有助于气球体积增大,温度降低有助于气球体积减小分子力与物体内能1、 分子之间同时存在着分子引力与分子斥力。
它们是超短程力。
当两个分子之间的距离大于910m -时,分子之间的引力与斥力几乎同时消失。
2、 两分子之间就象一根弹簧连接着。
当分子之间的距离为0r 时,引力与斥力大小相等(相当于弹簧处在原长状态)。
对外没有体现出分子力的存在。
当0r r >时,分子引力大于斥力,对外表现出分子引力。
当0r r <时,分子引力小于分子斥力,对外表现出分子斥力。
当两个分子之间的距离由0r 慢慢变大时,分子引力与分子斥力都会减小。
只不过分子斥力减小得更多. 同理当两个分子之间的距离由0r 慢慢变小时,分子引力与分子斥力都会增大。
只不过分子斥力增大得更多3、 物体的内能包含分子势能与分子动能。
从宏观来看,决定物体内能的因素有三个:(1)物质的量(2)物体的体积(3)物体的温度。
物质的量:决定了物体内所含分子数的多少。
物体的体积:决定了分子间的势能 物体的温度:决定了分子的平均动能(温度是分子平均动能的标志212K E mV =,物体内分子总动能K K E N E =⨯(其中N 为物体内所含分子的总个数)思考:(1)1摩尔氢气与1摩尔氧气均放在2立方米的容器中,且温度均为200分子动能哪个大分子平均速率哪个大(2)1千克氢气与1千克氧气均放在2立方米的容器中,且温度均为200分子动能哪个大分子平均速率哪个大(3)体积增大,分子势能就一定增大吗4、改变物体内能的方式有两种:做功和热传递(1)物体对外界做功,物体内能减小。