单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,选修33第八章气体,8.4,气体热现象的微观意义,选修33第八章气体,1,事件2：,没有水分，种子发芽,事件1：,纸放在火上，纸被点燃,问题：,仔细观察三幅动态图，你能不能够分析图中所描述的三种事件发生的可能性？,事件1,必然出现,事件2,不可能出现,事件3,可能出现,事件3：,从一副扑克牌中任抽一张是红桃;,事件2：没有水分，种子发芽 事件1：纸放在火上，纸被点燃,2,概率理论中的三个概念：,1.必然事件：,指在一定条件下，必然会出现的事件。,2.不可能事件：,指在一定条件下，不可能出现的事件。,3.随机事件：,指在一定条件下，可能出现，也可能不出现的事件。,概率理论中的三个概念：1.必然事件：指在一定条件下，必然会,3,事件：,投掷硬币正面朝上,问题：,观察动态图，图中描述的是一种什么事件？这种事件的出现有没有什么规律？,图中描述的是,随机事件,，每一次事件的发生过程中，是否出现正面朝上具有偶然性，但出现的可能性是确定的。,也就是说，个别随机事件的出现具有偶然性，但是，大量随机事件的整体会表现出一定的规律-,统计规律,。,事件：投掷硬币正面朝上 问题：观察动态图，图中描述,4,问题：,怎样理解物质分子运动的无规则呢？,1.单个分子的运动无规则，在某一时刻分子的速度具有偶然性，速度的大小具有不确定性，是0-V,max,间的某一个值。并且时间变化，速度大小也发生变化。,2.大量分子的运动也无规则，在某一时刻，各个分子的速度大小亦不确定，但是大量分子通过统计规律求出的速率的平均值为一个不为0的确定值，该平均值能够反映反应分子运动的剧烈程度。,问题：怎样理解物质分子运动的无规则呢？1.单个分子,5,问题：,热力学系统的热现象与分子的热运动有什么关系？,个别分子的运动具有随机性，偶然性，不确定性。大量分子的热运动具有统计规律。热力学系统的热现象（温度、体积、压强）是大量分子热运动的统计规律在宏观上的表现。,问题：热力学系统的热现象与分子的热运动有什么关系,6,问题：,仔细观察动态图，气体容易被压缩，说明了什么？,说明气体分子间的距离比较大，一般是10,-9,m左右。,问题：,仔细观察气体分子运动的动态图，从力的角度看，分子做什么运动？,分子间距比较大，分子力很弱，可以忽略不计，除了相互碰撞或者与器壁碰撞外，不受力，做匀速直线运动。,结论1：,气体分子间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞或者与器壁碰撞外，不受力作用而做匀速直线运动，气体分子可以在空间自由移动，因此气体的分子可以充满整个容器空间。,问题：仔细观察动态图，气体容易被压缩，说明了什么？,7,问题：,仔细观察动态图，既然气体分子做匀速直线运动，分子的速度为什么又会具有随机性、偶然性、不确定性呢？,因为气体分子间或分子与器壁之间存在频繁的碰撞，使得分子的速度大小和方向都发生频繁的变化。,结论2：,气体分子之间或者分子与器壁之间存在频繁的碰撞，这些碰撞都可看成是弹性碰撞。通过碰撞，气体分子的速度大小和方向频繁地改变。造成气体分子做永不停息的无规则的热运动。,问题：仔细观察动态图，既然气体分子做匀速直线运动，分子的速度,8,问题：,仔细观察动态图，单个分子的速度具有随机性、偶然性、不确定性，对于大量气体分子而言，向各个方向运动的分子数目有什么统计规律？,由于单个气体分子速度方向的随机性，使得分子向各个方向运动的机会相同，所以，对于大量气体分子而言，向各个方向运动的分子数目应该相等。,结论3：,气体分子的运动虽然无规则，杂乱无章，分子运动的方向具有随机性，偶然性、不确定性，但是从整体上看气体分子沿各个方向运动的机会（可能性）相同（统计规律），因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数目都相等。,问题：仔细观察动态图，单个分子的速度具有随机性、偶然性、不确,9,英国,麦克斯韦,问题：,分子热运动的速度大小，即速率有没有一定的统计规律呢？,对于一定状态下的气体，单个气体分子的速率具有随机性，偶然性、不确定性。从整体上看，气体分子热运动的平均速率为一个定值。说明气体分子的速率分布存在一定的统计规律。,气体分子速率分布的统计规律。1859年首次由英国物理学家麦克斯韦运用概率论推导出来的。因此我们称为麦克斯韦气体分子速率分布律。,英国麦克斯韦问题：分子热运动的速度大小，即速率有没有一定的,10,v,/(ms,-1,),/(sm,-1,),0,200,400,600,800,5,%,10,%,15,%,20,%,气体分子的速率分布规律：,1.速率分布,图：,横坐标表示速率,v,，纵坐标表示单位速率区间内的分子数目占气体总分子数目的百分比,温度为0,0,C,温度为100,0,C,v/(ms-1)/(sm-1)02004006008,11,气体分子的速率分布规律：,2.,在任意温度下，气体分子速率都呈现“中间多，两头少”分布。,3.,对同种气体，温度升高时，速率大的分子数目增多，速率分布曲线的峰值右移。对某一个分子而言，该分子在某一时刻的速率不一定增大，但大量分子的平均速率一定增大，分子热运动变剧烈，分子的平均动能增大，宏观上气体的温度升高。,4.,图象与横坐标所围几何图形的面积表示对应速率区间内的分子数与总分子数的比值。因此，速率分布曲线下方的总面积必定等于1.,气体分子的速率分布规律：2.在任意温度下，气体分子速率都呈,12,问题：,气体的体积与微观上分子之间的平均距离有什么关系？,体积是分子间平均距离的宏观表现，分子间平均距离是体积的微观反映。,思考：,请利用统计规律分析分子总数目一定的气体的体积所具有的微观意义？,体积是用来描述气体,分子分布的密集程度（数密度）,的宏观物理量。体积越大，分子的数密度越小，体积越小，分子的数密度越大。,思考：,请利用统计规律分析气体温度所具有的微观意义？,气体温度是分子平均动能的标志。温度升高，分子平均动能增大，分子热运动变剧烈，对同种气体，分子的平均速率增大。,问题：气体的体积与微观上分子之间的平均距离有什么关系？,13,问题：,大量雨滴撞击雨伞时，人会有什么感觉？说明了什么？,手拿雨伞比没有下雨时要困难。说明大量雨滴对雨伞的撞击，使雨伞受到了一个持续的作用力。雨滴在伞面上产生了一个压强。,问题：,想一下，这个压强的大小与那些因素有关？,与雨滴分布的密集程度和速度有关。雨滴分别越密集，速度越大，压强越大。,问题：大量雨滴撞击雨伞时，人会有什么感觉？说明了什么？,14,问题：,先把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm位置释放，再把100颗或更多的豆粒在相同高度释放，观察台秤指针的摆动情况，你看到了什么现象？说明了什么？,当仅仅释放一颗豆粒时，指针几乎不动，当释放100颗豆粒时，指针在右侧的一个示数附近摆动。,说明在大量粒子的连续撞击之下，秤盘受到了一个持续稳定的作用力。,该作用力的大小与粒子分布的密集程度有关。,问题：先把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm位置释放，再把100,15,问题：,先把100颗或更多的豆粒拿到台秤上方约10cm位置释放，再把相同数量的豆粒在20cm高度释放，观察台秤指针的摆动情况，你看到了什么现象？说明了什么？,当高度为10cm时，指针在一个示数附近摆动。当高度为20cm时，指针在一个更大的数值附近摆动。,说明在大量粒子的连续撞击之下，秤盘受到一个持续稳定的作用力。,该作用力的大小与粒子撞击的平均速率有关，即与粒子撞击的平均动能有关。,问题：先把100颗或更多的豆粒拿到台秤上方约10cm位置释放,16,问题：,气体分子对器壁有没有作用力？气体压强产生的原因是什么？,有。原因是大量气体分子频繁的碰撞器壁，使器壁受到一个持续的作用力，器壁单位面积上的平均作用力的大小就是气体的压强。,问题：,影响作用在雨伞与秤盘上力大小的因素是雨滴与豆粒的分布密集程度和下落高度，你能否利用类比，从微观与宏观两个角度，分析影响气体压强的因素？,雨滴与豆粒的密集程度,气体分子分布的密集程度,微观,宏观,气体体积,雨滴与豆粒下落的高度,气体分子平均动能（同种气体分子的平均速率）,气体温度,问题：气体分子对器壁有没有作用力？气体压强产生的原因是什么？,17,气体压强微观解释：,1.气体压强是大量分子频繁的碰撞器壁而产生的.,2.影响气体压强的两个因素:,气体分子的平均动能（或同种气体分子的平均速率）,从宏观上看由气体的温度决定.,气体分子分布的密集程度(分子的数密度),从宏观上看由气体的体积决定.,气体压强微观解释：1.气体压强是大量分子频繁的碰撞器壁而产,18,用气体分子动理论解释实验三定律,1.玻意耳定律：,一定质量（m）的理想气体，当温度（T）保持不变时，分子的平均动能也保持不变，当其体积（V）减小时，分子分布的密集程度增大，气体的压强就增大。这就是玻意耳定律。,2.查理定律：,一定质量（m）的理想气体，体积（V）保持不变时，其分子分布的密集程度保持不变，当温度（T）升高时，其分子平均动能增大，则气体压强（p）也增大这就是查理定律。,3.盖吕萨克定律：,一定质量（m）的理想气体的，当温度（T）升高时，分子运动的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子分布的密集程度减小，才能保持压强不变。这就是盖.吕萨克定律,用气体分子动理论解释实验三定律1.玻意耳定律：,19,【例题】,气体的压强是由下列那种原因造成的 （）,A、气体分子对器壁的吸引力,B、气体分子对器壁的碰撞力,C、气体分子对器壁的排斥力D、气体的重力,【例题】,下列关于气体的说法中，正确的是 （）,A、由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等,B、气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大,C、一定体积的气体，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大,D、气体的分子数越多，气体的压强就越大,B,C,【例题】气体的压强是由下列那种原因造成的 （）B,20,【例题】,对一定质量的理想气体,下列四个论述中正确的是(),A.当分子热运动变剧烈时,压强必增大,B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变,C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小,D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大,B,【例题】对一定质量的理想气体,下列四个论述中正确的是(,21,【例题】,在一定温度下，当一定量气体的体积减小时，气体的压强增大，这是因为（）,A、单位体积内的分子数变大，单位时间内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碰撞力变大,D、气体分子的密度变大，单位体积内分子的重量变大,【例题】,下列说法正确的是 （）,A、气体体积就是每个气体分子体积之和,B、气体压强的大小，只取决于分子平均速率,C、温度升高，气体分子中速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子平均速率增大,D、一定量的气体，温度一定，体积减小，分子密度增大,A,CD,【例题】在一定温度下，当一定量气体的体积减小时，气体的压强增,22,【例题】,如图所示，一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中（）,A、气体的温度不变,B、气体的内能增加,C、气体分子的平均,速率减小,D、气体分子在单位,时间内与器壁单位面,积上的碰撞次数不变,B,P,V,O,A,B,【例题】如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直,23,【例题】,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中两条曲线所示。下列说法正确的是(),A,图中两条曲线下面积相等,B,图中虚线对应于氧气分子,平均动能较小的情形,C,图中实线对应于氧气分子,在100 时的情形,D,图中曲线给出了任意速率,区间的氧气分子数目,E,与0 时相比，100 时,氧气分子速率出现在0400 m/s,区间内的分子数占总分子数的百,分比较大,单位速率间隔分子数,占总分子数的百分比,0,200,400,600,