专题8.4 气体热现象的微观意义-2020届高中物理同步讲义 人教版（选修3-3）

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1、第八章 气体第4节 气体热现象的微观意义一、气体分子运动的特点1从微观角度看，物体的热现象是由_的热运动所决定的，尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵从一定的_。2分子做无规则运动，速率有大有小，由于分子间频繁碰撞，速率又将发生变化，但分子的速率都呈现_的分布规律。这种分子整体所体现出来的规律叫统计规律。3气体分子运动的特点：学-科网（1）分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着_运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目_。（2）气体分子速率分布表现出“中间多、两头少”的分布规律。温度升高时，速率大的分子数目_，速率小的分子数目_，分子的平均速率_。4温度是分子_的标

2、志。二、气体压强的微观意义1产生原因：气体的压强是由气体中大量做无规则热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作用在器壁_的平均作用力。2气体压强的决定因素：从微观角度来看，一个是分子的_，一个是分子的_。三、对气体实验定律的微观解释1玻意耳定律：一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能_，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就_。2查理定律：一定质量的气体，体积保持不变时，分子密集程度_，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就_。3盖吕萨克定律：一定质量的气体，温度升高时，分子平均动能_，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度_，才能保持压强_。大量分

3、子 统计规律 “中间多，两头少” 任何一个方向 几乎相等 增加 减少 增大 平均动能单位面积上 平均动能 密集程度不变 增大 保持不变 增大 增大 减小 不变一、对气体分子运动特点的理解1由于气体是由数量极多的分子组成的，各个分子的运动都是不规则的，但从总体来看，大量分子的运动服从一定的统计规律。2大量气体分子的速率分布呈现中间多（即中间速率区域的分子数目多）两头少（速率大或小的速率区域分子数目少）的规律。3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，但也有少数分子的速率减小，“中间多、两头少”的规律不变，但中间速率区域向速率大的方向偏移。【例题1】气体分子永不停息地做无

4、规则的热运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小，下表是氧气分子分别在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，由表得出的下列结论正确的是按速率大小划分的区间（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1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9A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

5、子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小C随着温度的升高，气体分子的平均速率增大D气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化参考答案：BC二、气体压强的产生及其决定因素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，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。2决定气体压强大小的因素（1）微观因素：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越多，气体压强就越大；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，可

6、认为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，气体压强就大。（2）宏观因素：与温度有关：温度越高，气体的压强越大；与体积有关：体积越小，气体的压强越大。【例题2】如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满某种液体，乙中充满某种气体，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体的重力而产生的C甲容器中pApB，乙容器中pC=pDD当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD变大参考答案：CD试题解析：逐项分析如下

7、：选项诊断结论A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气体分子撞击器壁产生的BC液体的压强p=gh，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=pDD温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大11859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。下面四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2在研究热现象时，我们可以采用统计方法，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个别分子的运动不具有规律性

8、C在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D在一定温度下，大量分子的速率分布随时间而变化3关于气体的压强，下列说法中正确的是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气体的压强是由于气体分子的频繁撞击产生的D当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零4如图是氧气分子在不同温度（0 和100 ）下的速率分布图，由图可得信息A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加D随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小5封闭容器中气体的压强A是由气体

9、的重力产生的B是由气体分子间的相互作用力（引力和斥力）产生的C是由大量分子频繁碰撞器壁产生的D当充满气体的容器自由下落时，由于失重，气体压强将减小为零6教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15，下午2时的温度为25，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内A空气分子密集程度增大B空气分子的平均动能增大C空气分子的速率都增大D空气质量增大7如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦。a态是汽缸放在冰水混合物的容器中气体达到的平衡状态，b态是汽缸从容器中移出后，在室温（27 ）中达到的平衡状态。气体从a态变化到b态的过程中

10、大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是A与b态相比，a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多B与a态相比，b态的气体对活塞的冲击力较大Ca，b两态的气体对活塞的冲击力相等D从a态到b态，气体的内能增加，气体的密度增加8根据天文学家测量月球的半径为1 738 km，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的。月球在阳光照射下的温度可以达到127 ，而此时水蒸气分子的平均速率达到2 000 m/s，试分析月球表面没有水的原因。9下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0和100两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是10关于理想气体的内能，下列说法正确的是A理想气体存在

11、分子势能B理想气体的内能是分子平均势能和平均动能的总和C一定质量的理想气体内能仅跟体积有关D一定质量的理想气体内能仅跟温度有关11如图所示，绝热隔板K把绝热汽缸分隔成两部分，K与汽缸的接触是光滑的，隔板K用销钉固定，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种理想气体a、b，a的体积大于b的体积。现拔去销钉(不漏气)，当a、b各自达到新的平衡时Aa的体积等于b的体积Ba的体积大于b的体积C在相同时间内两边与隔板碰撞的分子数相同Da的温度比b的温度高12对于一定量的理想气体，下列说法正确的是A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，

12、其压强也一定不断增大D气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关13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，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14一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA=0.3 m3，TA=TC=300 K、TB=400 K。（1）求气体在状态B时的体积；（2）说明BC过程压强变化的微观原因。1D【解析】各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值，AB错误；气体分子速率的分布规律

13、呈现“中间多，两头少”的趋势，速率为0的分子几乎不存在，故C错误，D正确。2BC【解析】在研究热现象时，单个分子的运动具有无规则的特征，但大量的分子却满足统计规律，故正确选项为BC。3C【解析】气体的压强是由于气体分子的频繁撞击产生的，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，分子的运动不受影响，容器中气体的压强不为零，D错误。4A【解析】温度升高后，并不是每一个气体分子的速率都增大，而是气体分子的平均速率变大，并且速率小的分子所占的比例减小，则选项BCD错误；同一温度下，气体分子呈现出“中间多、两头少”的分布规律，选项A正确。

14、5C【解析】气体的压强是大量气体分子频繁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。6B【解析】温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小故A项、D项错误、B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误。【解析】月球表面的第一宇宙速度v0=1 685 m/s2 000 m/s。所以水蒸气分子在月球表面做离心运动，因此月球表面无水。9A【解析】气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所

15、以A正确。10D【解析】由于理想气体分子除了碰撞外，分子间没有相互作用力，因此理想气体不存在分子势能，其内能只是所有分子热运动动能的总和，故选项AB错误；一定质量的理想气体内能仅跟温度有关，而与体积无关，故选项C错误，选项D正确。11BD【解析】由于两部分气体是相同质量、相同温度的同种气体，所以两部分气体的值是相等的，由于a的体积大一些，压强就小一些，拔去销钉后，a的体积会减小，温度升高，压强增大，再次平衡后压强相等，但由于a的温度高一些，a的体积还是大一些，A错误 ，B、D正确；由于压强相等，a的温度高，分子平均动能大，相同时间内碰撞的次数要少，C错误。12AD【解析】A选项，p、V不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确；选项B，内能不变，温度不变，p、V可能变，选项B错误；选项C，气体温度升高，压强不一定增大，故选项C错误；选项D，气体温度每升高1 K吸收的热量与气体对外做功多少有关，即与经历的过程有关，故选项D正确。（1）设气体在B状态时的体积为VB，由盖吕萨克定律得代入数据得VB=0.4 m3（2）微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小