1、1 初识分子热运动的统计规律第二章 气 体学习 目标 1.初步了解什么是统计规律 .2.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 .3.理解分子无规则热运动的剧烈程度与温度有关 .内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、统计规律1.实例：硬币掷出的现象可以用来比拟分子的运动，一次抛出的硬币正面向上还是反面向上可比拟某个分子运动 的 性 ，多次抛出硬币的正面向上还是反面向上的规律性可比拟大量分子的运动 具有 性 .2.统计规律个别 偶然 事件 表现 出来的规律 .偶然规律大量 整体二、分子运动速率分布1.大量分子运动的特征在
2、静止的气体中，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会 是 的 ，沿各个方向运动的分子数目应该 是 的 .均等相等2.气体分子的速率分布如图 1所示 ， 分子 的速率在某个数值附近，离开这个数值越远，分子 数 ； 越 高，速率大的分子所占的比例越大，分子无规则运动 越 .图 1大多数越少 温度剧烈判断下列说法的正误 .(1)气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大 .( )(2)当温度发生变化时，气体分子的速率不再是 “ 中间多、两头少 ”.( )(3)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的 .( )(4)温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同 .( )即学即用 答案重点探究1.抛掷一枚硬币时
3、，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？一、统计规律导学探究 答案答案 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.如图 2所示的装置称为伽尔顿板，其顶面中央有一只漏斗，上部沿垂直于纸面方向钉有许多排列整齐的铁钉，下部用等长的木条竖直地隔成许多等宽的狭槽.图 2(1)分别将几个小球逐个放入漏斗，这些小球落入哪些狭槽有规律吗？答案 每个小球落入哪一个狭槽是随机的，不确定的 .答案答案(2)若逐个投入大量的小球，小球落在狭槽内的分布有什么规律？答案 中间狭槽的小球较多，两边狭槽的小球较少 .(3)若重复投入大量的小球，小
4、球在狭槽内的分布情况相同吗？答案 相同，都是 “ 中间多、两头少 ” .1.对统计规律的理解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.气体分子运动特点(1)分子很小，间距很大，通常认为除碰撞外不受力的作用，做匀速直线运动，因此气体能充满它能达到的整个空间 .(2)分子密度大，碰撞频繁，分子的运动杂乱无章 .知识深化 (3)由于气体是由数量极多的分子组成，这些分子并没有统一的步调 .单独看来，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性；但总体来看，大量分子的运动遵守统计规律 .(4)分子沿各个方向运动的机会相等 .特别提醒 单个或少量分子的运动是 “ 个别行为 ”
5、，具有不确定性 .大量分子的运动是 “ 集体行为 ” ，具有规律性即遵守统计规律 .例 1 (多选 )下列对气体分子运动的描述正确的是 A.气体分子的运动是杂乱无章的，没有一定的规律B.气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用C.大量气体分子的运动符合统计规律D.气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动答案解析解析 气体分子间距离很大，分子间相互作用的引力和斥力很弱，分子能自由运动；气体分子的运动是杂乱无章的，但大量气体分子的运动符合统计规律，故 A错误， B、 C、 D正确 .二、分子运动速率分布我们知道组成物质的分子在永不停息地做无规
6、则运动，因此气体分子的运动是随机的，也是十分混乱的 .对比伽尔顿板实验，你猜测气体中以不同速率运动的分子的数量分布情况可能遵循什么规律？导学探究 答案答案 遵循的规律：大多数分子的速率在某个数值附近；离这个数值越远，分子数越少 .1.气体分子速率分布规律在一定状态下，气体分子速率总体上呈现出 “ 中间多、两头少 ” 的分布特征，很像伽尔顿板实验狭槽中落入小球数目的分布 .即在一定的温度下，速率在中间的所占的比例最大，分子数最多，速率很大和速率很小的占的比例较小，分子数较少 .2.温度对速率分布的影响(1)温度越高，分子的热运动越激烈 .知识深化 (2)气体分子速率呈 “ 中间多、两头少 ” 的
7、规律分布 .当温度升高时，对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 ” 的分子速率所占的比例增加 (如图 3所示 ).图 3特别提醒 分子速率分布取决于两个因素 温度与分子质量：(1)当温度升高时，分子平均速率增大；当温度降低时，分子平均速率减小 .(2)同温度时，分子质量较大，则分子平均速率较小；分子质量较小，则分子平均速率较大 .答案例 2 在一定温度下，某种气体的分子速率分布应该是 A.每个气体分子速率都相等B.每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少C.每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数目的分布是
8、均匀的D.每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多解析解析 物体内的大量分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布规律 .气体的大多数分子速率在某个数值附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分子数目越少，表现出“ 中间多、两头少 ” 的分布规律 .答案例 3 如图 4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
9、率变小解析图 4解析 温度升高后，并不是每一个氧气分子的速率都增大，而是氧气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 B、 C、 D错误；同一温度下，氧气分子呈现出 “ 中间多、两头少 ” 的分布规律， A正确 .达标检测1.(统计规律 )在天气预报中，有 “ 降水概率预报 ” ，例如预报 “ 明天降水概率为 85%” ，这是指 A.明天该地区有 85%的地区降水，其他 15%的地区不降水B.明天该地区约有 85%的时间降水，其他时间不降水C.气象台的专家中，有 85%的人认为会降水，另外 15%的专家认为不降水D.明天该地区降水的可能性为 85%答案1 2 32.(分子运动特点
10、及规律 )(多选 )关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是 A.某一时刻具有任一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.某一时刻向任意一个方向运动的分子数目基本相等D.某一温度下每个气体分子的速率不会发生变化答案1 2 3解析1 2 3解析 具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈 “ 中间多、两头少 ” 的统计分布规律，选项 A错误 .由于 分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项 B正确 .虽然 每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律 .由于分子数目巨大，某一时刻
11、向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项 C正确 .某 一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率不变，选项 D是错误的 .该题的正确答案为 B、 C.3.(分子速率分布规律 )如图 5所示，横坐标 v表示分子速率，纵坐标 f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比 .图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 答案1 2 3 解析A.曲线 B.曲线 C.曲线 D.曲线 图 5解析 根据麦克斯韦气体分子速率分布规律可知，某一速率范围内分子数量最大，速率过大或过小的数量较小，曲线向两侧逐渐减小，曲线 符合题意 .选项
12、D正确 .2 温度 内能 气体的压强第二章 气 体学习 目标 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法 .2.知道分子势能随分子间距离变化的关系，理解分子势能与物体的体积有关 .3.知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关，知道内能和机械能的区别与联系 .4.理解气体压强的微观意义 .内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、分子动能、温度1.分子动能：由于分子永不停息地做 而具有的能量 .2.分子的平均动能所有分子热运动动能的 .3.温度：温度标志着物体内部大量分子做无规则热运动的剧烈程度，可以作为物
13、体分子热运动的 的量度 .无规则运动平均值平均动能二、分子势能、内能1.分子势能(1)定义：由 分子间的 决定 的能 .(2)分子力做功和分子势能的关系分子力做 ，分子势能减少，分子力做负功，分子势能 ，且分子力做功的数值 分子势能的变化量 .(3)决定因素 宏观上：分子势能的大小与物体的 有关 . 微观上：分子势能与分子之间的 有关 .相对位置正功 增加等于体积距离2.物体的内能(1)物体的内能是物体中所有分子做热运动所具有的动能和 的总和 .(2)相关因素 物体所含的分子总数由 决定 . 分子热运动的平均动能由 决定 . 分子势能与物体的 有关 .故物体的内能由 、 、 共同决定，同时受物
14、态变化的影响 .分子势能物质的量温度体积物质的量 温度 体积三、气体的压强1.气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的 .2.产生原因：大量气体分子对器壁的碰撞引起的 .3.决定因素：(1)微观上决定于分子的 和分子的 ；(2)宏观上决定于气体的 和 .4.压强特点：气体内部压强处处相等 .平均作用力平均动能 密集程度温度 T 体积 V1.判断下列说法的正误 .(1)物体温度升高，每个分子的动能都增加 .( )(2)物体温度升高，分子的平均动能增加 .( )(3)气体压强是由于气体分子间的斥力产生的 .( )(4)一定质量的气体被压缩时，气体压强一定会增大 .( )(5)分子的势能
15、是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化 .( )即学即用 答案2.(1)1千克 10 的水比 10千克 2 的铁的分子的平均动能 _.(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能 _.答案大大重点探究(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？答案 温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的 .所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变 .(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？一、分子动能 温度导学探究 答案 分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子运动是无规则的，因此各个分子的动能以及一个分
16、子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能 .答案(3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？答案 不是 .分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关 .答案知识深化 1.单个分子的动能由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义 .2.分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义 .温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的 .(2)
17、由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同 .特别提醒 分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关 .例 1 下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是 A.某物体的温度是 0 ，说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时，每个分子的动能都增大C.物体温度升高时，分子平均动能增大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高答案解析解析 某种气体温度是 0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动， A错；当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大， B错， C对；物体的运动速度越大，物体
18、的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高， D错 .1.虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度 (0 )时物体中分子的平均动能却不为零 .2.物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念 .总结 提升二、分子势能答案(1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？导学探究 答案 分子力做功对应分子势能的变化(2)若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做什么功？分子势能如何变化？分子间距离减小时，分子力做什么功？分子势能如何变化？答案 负功 分子势能增加 正功 分子势能减小(3)若分子力表现为斥力，分子力做功情况以
19、及分子势能的变化情况又如何呢？答案 分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大 .答案知识深化 1.分子力、分子势能与分子间距离的关系分子间距离 r r0 r r0， r增大 r r0， r减小分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力分子力做功 分子力做负功 分子力做负功分子势能 最小 随分子间距离的增大而增大 随分子间距离的减小而增大分子势能与分子间的距离的关系图像如图 1所示 .图 12.分子势能的特点由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化 .分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关 .3.分子势能的影响因素(
20、1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关 .(2)微观上：分子势能跟分子间距离 r有关，分子势能与 r的关系不是单调变化的 .例 2 (多选 )两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近 .在此过程中，下列说法正确的是 A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和分子动能之和不变答案解析解析 由分子动理论的知识，当两个分子从相距较远的位置相互靠近，直至不能再靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大，所以 A错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减
21、小再增大，分子动能先增大后减小，所以 B、 C正确， D错误；因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，所以E正确 .1.分子势能的变化情况只与分子力做功相联系 .分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大 .分子力做功的大小等于分子势能变化量的大小 .2.讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论 .导致分子势能变化的原因是分子力做功 .总结 提升例 3 如图 2所示，甲分子固定在坐标原点 O，乙分子位于 x轴上 .甲分子对乙分子的作用力 F与两分子间距离关系如图中曲线所示 .现把乙分子从a处逐渐向甲分子靠近，则 A.乙分子从 a到 b过程中，
22、分子力增大，分子势能增大B.乙分子从 a到 c过程中，分子力先增大后减小，分子势能一直减小C.乙分子从 b到 d过程中，分子力先减小后增大，分子势能一直增大D.乙分子从 c到 d过程中，分子力增大，分子势能减小答案解析图 2解析 从 a到 c的过程中，分子力表现为引力，做正功，故分子势能减小，分子力先增大后减小，从 c到 d过程中，分子力表现为斥力，分子力做负功，故分子势能增加，分子力增大， B正确 .分子势能图像问题的解题技巧1.要明确分子势能、分子力与分子间的距离关系图像中拐点的不同意义.分子势能图像的最低点 (最小值 )对应的距离是分子平衡距离 r0，分子力图像与 r轴交点的横坐标表示平
23、衡距离 r0.2.要把图像上的信息转化为分子间的距离，再求解其他问题 .总结 提升三、内能(1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？导学探究 答案 微观上：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离 .宏观上：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度和体积及物态 .(2)物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？答案 物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系 .组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零 . 答案3 气体实验定律第二章 气 体学习 目标 1.知道
24、什么是气体的状态参量 .2.掌握热力学温度的定义，知道什么是温标，理解摄氏温度与热力学温度的区别与联系 .3.通过实验探究，知道玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律的内容和公式 .内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、气体的状态参量1.气体的状态参量描述气体状态的物理量：一定质量的气体有三个状态参量，分别是 ： _、 和 压强 .2.气体的体积和压强(1)体积：气体占有空间的大小，符号是 V，单位：立方米 (m3)、升 (L)和毫升 (mL).1 L m3,1 mL m3.体积 温度10 3 10 6(2)压强：大量气体分子对器壁撞击的
25、宏观表现 .符号是 p，国际单位：帕斯卡 (Pa).1 Pa N/m2，常用单位还有标准大气压 (atm)和毫米汞柱 (mmHg).3.温度(1)概念：表示 物体 的 物理量，是 分子 的 标志 .1冷热程度 平均动能(2)两种温标： 摄氏温标：早期的摄氏温标规定，标准大气压下冰的熔点 为 ， 水的沸点 为 .用摄氏温标表示温度叫摄氏温度，符号是 t. 热力学温度用 T表示，单位是 ，简称开 (K).(3)摄氏温度 t和热力学温度 T间的关系： T .0 100 开尔文t 273.15二、玻意耳定律1.内容：一定质量的某种气体，在 保持不变的情况下，压强 p与体积V成 .2.表达式： pV .
26、3.适用条件：气体的质量一定，温度不变 .温度反比常量三、查理定律1.等容变化：一定质量的某种气体，在 不变时，压强随温度的变化叫做等容变化 .2.内容：一定质量的气体，在 不变的情况下，压强 p与热力学温度 T成 .3.表达式： 常量 .4.适用条件：气体的 和体积不变 .体积体积正比质量四、盖吕萨克定律1.等压变化：一定质量的某种气体，在 不变时，体积随温度的变化叫做等压变化 .2.内容：一定质量的气体，在 不变 的情况下，体积 V与热力学温度T成 .3.表达式： 常量 .4.适用条件：气体的 和 不变 .压强压强正比质量 压强1.判断下列说法的正误 .(1)0 的温度可以用热力学温度粗略
27、地表示为 273 K.( )(2)气体做等容变化时，温度从 13 上升到 52 ，则气体的压强升高为原来的 4倍 .( )(3)对于一定质量的气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小 .( )(4)若体积增大到原来的两倍，则摄氏温度升高到原来的两倍 .( )即学即用 答案2.一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了 n倍，则压强变为原来的 _倍 .答案重点探究在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量 .在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？一、气体的状态参量导学探究 答案 体积、温度和压强答案知识深化 1.摄氏温标一种常用的表示温度的方
28、法，规定标准大气压下冰的熔点为 0 C，水的沸点为 100 C.在 0 C和 100 C之间均匀分成 100等份，每份算做 1 C.2.热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标 .3.摄氏温度与热力学温度的关系T t 273.15，可粗略地表示为 T t 273.例 1 (多选 )关于热力学温度与摄氏温度，下列说法正确的是 A.摄氏温度和热力学温度都不能取负值B.温度由 t(C)升到 2t(C)时，对应的热力学温度由 T(K)升到 2T(K)C. 33 C 240.15 KD.摄氏温度变化 1 C，也就是热力学温度变化 1 K答案解析解析 摄氏温度能取负值， A错误；由
29、热力学温度与摄氏温度的关系 T t 273.15知， B错误， C正确；摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时，变化的数值是相同的，故D正确 .二、玻意耳定律1.如图 1所示为 “ 探究气体等温变化的规律 ” 的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量和温度不变？导学探究 答案 保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气 .保证气体温度不变的方法 改变气体体积时，缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化 . 实验过程中，不用手接触注射器的圆筒，防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化 .图 1答案2.玻意耳定律成立的条件是什么？答案 一定质
30、量的气体，且温度不变 .答案知识深化 1.实验探究(1)实验器材：铁架台、玻璃管 (带活塞 )、气压计等 .(2)研究对象 (系统 )：玻璃管内被封闭的空气柱 .(3)实验方法：控制气体温度和质量不变，研究气体压强与体积的关系 .(4)数据收集：压强由气压计读出，空气柱长度由刻度尺读出，空气柱长度与横截面积的乘积即为体积 .(6)实验结论：压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比 .2.常量的意义p1V1 p2V2常量该常量与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大 .例 2 一定质量的气体，压强为 3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm时，体积变化了 4
31、 L，则该气体原来的体积为 答案解析解析 设该气体原来的体积为 V1，由玻意耳定律得 3V1 (3 2)(V1 4)，解得 V1 2 L.利用玻意耳定律解题的基本思路1.明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件 .2.明确初、末状态及状态参量 (p1、 V1； p2、 V2)3.根据玻意耳定律列方程求解 .方法 总结三、查理定律与盖吕萨克定律(1)根据探究等温变化的实验方法，设计一个实验，在保持体积不变的情况下，探究压强与温度的关系 .导学探究 答案 用上面实验探究里的实验装置 .保证气体的体积不变，把玻璃管浸入水中，改变水温，读出不同温度时气体的压强大小，多测几组数据，用这些数据研究压强
32、与温度的关系 .答案(2)设计实验，探究在压强不变时体积与温度的关系 .答案 可利用如下装置 .答案改变水温，测出不同温度时气体的体积，多测几组数据，用这些数据研究体积与温度的关系 .知识深化 1.查理定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态 (p、 T)开始发生等容变化，其压强的变化量 p与温度的变化量 T成正比 .2.盖吕萨克定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态 (V、 T)开始发生等压变化，其体积的变化量 V与温度的变化量 T成正比 .例 3 灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在 500 时的压强不超过一个大气压，灯泡容积不变，则在 20 的室温下充气，灯泡内气体的压
33、强至多能充到多少？答案解析答案 0.38 atm解析 灯泡内气体初、末状态的参量分别为气体在 500 ， p1 1 atm， T1 (273 500)K 773 K.气体在 20 时， T2 (273 20)K 293 K.利用查理定理解题的基本思路1.明确研究对象并判断是否满足查理定律的条件 .2.明确初、末状态及状态参量 (p1、 T1； p2、 T2).3.根据查理定律列方程求解 .方法 总结例 4 一定质量的气体在等压变化中体积增大了 若气体原来的温度为27 ，则温度的变化是 A.升高了 450 K B.升高了 150 C.降低了 150 D.降低了 450 答案解析所以温度升高 t
34、150 K，即温度升高 150 .判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键 .方法 总结4 气体实验定律的图像表示及微观解释第二章 气 体学习 目标 1.理解气体实验定律的 p V、 p 、 V T、 p T图像及其物理意义 .2.能用气体分子动理论解释三个实验定律 .内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、气体实验定律的图像表示1.一定质量的某种气体在等温、等容、等压变化中的规律，既可以用公式表示，也可用 表示 .2.一定质量的某种气体做等温变化时，在 p V图线中，气体的温度越高，等温线离坐标原点 越 .3.一定质量的某种气体做
35、等容变化时，在 p T图线中，气体的体积越大，等容线的斜率越 .4.一定质量的某种气体做等压变化时，在 V T图线中，气体的压强越大，等压线的斜率越 .图像远小小二、气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律一定质量的某种气体，分子总数不变，温度保持不变时， 分子 _也 保持不变 .当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多， _也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小 .2.查理定律一定质量的某种气体，在体积保持不变时， 保持不变 .当温度升高时， 增大， 也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小 .平均动能气体的压强单位体积内的分子数分子平均动能 气
36、体的压强3.盖吕萨克定律一定质量的某种气体，当气体的温度升高时，分子平均动能 ，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数需要 ，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大 .增大相应减小判断下列说法的正误 .(1)一定质量的气体等温变化的 p V图像是通过原点的倾斜直线 .( )(2)一定质量的气体的 p T图像是双曲线 .( )(3)V T图像的斜率大，说明压强小 .( )(4)若 T不变， p增大，则 V减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大 .( )(5)若 p不变， V增大，则 T增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大 .( )(6
37、)若 V不变， T增大，则 p增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大 .( )即学即用 答案重点探究(1)如图 1甲所示为一定质量的气体不同温度下的 p V图线， T1和 T2哪一个大？一、 p V图像导学探究 答案 T1 T2答案图 1(2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的 p 图线， T1和 T2哪一个大？答案 T1 T2答案知识深化 1.p V图像： 一定质量的气体等温变化的 p V图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态 .而且同一条等温线上每个点对应的 p、 V坐标的乘积是相等的 .一
38、定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且 pV乘积越大，温度就越高，图 2中 T2 T1.图 22.p 图像： 一定质量气体的等温变化过程，也可以用 p 图像来表示，如图 3所示 .等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率 k pV，故斜率越大，温度越高，图中 T2T1.图 3例 1 如图 4所示是一定质量的某种气体状态变化的 p V图像，气体由状态 A变化到状态 B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是A.一直保持不变 B.一直增大C.先减小后增大 D.先增大后减小答案解析 图 4解析 由题图可知， pAVA pBVB，所以
39、A、 B两状态的温度相等，在同一等温线上 .由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态 A到状态 B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小 .例 2 (多选 )如图 5所示， D A B C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是 A.D A是一个等温过程B.A B是一个等温过程C.TA TBD.B C过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变答案解析图 5解析 D A是一个等温过程， A正确；BC是等温线，而 A到 B温度升高， B、 C错误；B C是一个等温过程， V增大， p减小， D正确 .由玻意耳定律可知， pV C(常量 )，其中 C的大小与
40、气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高， C越大，在 p V图像中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大，在 p 图像中，斜率 k也就越大 .方法 总结二、 p T图像与 v T图像答案(1)如图 6所示为一定质量的气体在不同体积下的 p T图像， V1、 V2哪个大？导学探究 答案 V2 V1图 6(2)如图 7所示为一定质量的气体在不同压强下的 V T图像， p1、 p2哪个大？答案 p2 p1答案图 7(1)p T图中的等容线是一条过原点的倾斜直线 .(2)p t图中的等容线不过原点，但反向延长线交 t轴于 273.15 .(3)无论 p T图像还是 p t图像，其斜率
41、都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小 .知识深化 1.p T图像，如图 8所示：图 82.V T图像，如图 9所示：图 9(1)V T图中的等压线是一条过原点的倾斜直线 .(2)V t图中的等压线不过原点，但反向延长线交 t轴于 273.15 .(3)无论 V T图像还是 V t图像，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小 .不同点图像 纵坐标 压强 p 体积 V斜率意义 斜率越大，体积越小，V4V3V2V1斜率越大，压强越小，p4p3p2p1相同点 都是一条通过原点的倾斜直线 横坐标都是热力学温度 T 都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小3.p T图像与 V T图像的比较
42、例 3 图 10甲是一定质量的气体由状态 A经过状态 B变为状态 C的 V T图像，已知气体在状态 A时的压强是1.5 105 Pa.答案解析图 10(1)根据图像提供的信息，计算图中 TA的值 .答案 200 K (2)请在图乙坐标系中，作出由状态 A经过状态 B变为状态 C的 p T图像，并在图线相应位置上标出字母 A、 B、 C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程 .答案 见解析则可画出由状态 A B C的 p T图像如图所示 .答案解析1.在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律 .2.在气体状态变化的图像中
43、，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程 .方法 总结例 4 (多选 )一定质量的气体的状态经历了如图 11所示的 ab、 bc、 cd、 da四个过程，其中 bc的延长线通过原点， cd垂直于 ab且与水平轴平行， da与 bc平行，则气体体积在 A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变答案解析图 11解析 首先，因为 bc的延长线通过原点，所以 bc是等容线，即气体体积在 bc过程中保持不变， B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大， A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小， C错误；如图所示，连
44、接 aO交 cd于 e，则 ae是等容线，即 Va Ve，因为 VdVe，所以 VdVa，所以 da过程中气体体积变大， D错误 .三、气体实验定律的微观解释(1)如何从微观角度来解释气体实验定律？导学探究 答案 从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度 .答案(2)自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越 “ 硬 ” .你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？ (假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化 )答案 轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单
45、位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越 “ 硬 ” .答案5 理想气体第二章 气 体学习 目标 1.了解理想气体模型 .2.知道实际气体看成理想气体的条件 .内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习一、气体实验定律的适用条件大量实验结果表明，在温度不 、压强不 的条件下，一切气体的状态变化虽然并非严格地遵守气体实验定律，但却能在较高程度上近似地遵守 .二、理想气体1.定义：在任何 、任何 下都遵守气体实验定律的气体 .2.特点(1)理想气体是一种 的模型，实际不存在 .(2)理想气体的分子除存在相互碰撞力外，不存在
46、 .(3)理想气体仅存在分子 ，没有分子 .太低 太高气体实验定律温度 压强理想化分子间作用力动能 势能判断下列说法的正误 .(1)理想气体就是处于标准状况下的气体 .( )(2)理想气体只有分子动能，不考虑分子势能 .( )(3)实际计算中，当气体分子间距离 r 10r0时，可将气体视为理想气体进行研究 .( )(4)被压缩的气体，不能作为理想气体 .( )即学即用 答案重点探究为什么要引入理想气体的概念？一、理想气体导学探究 答案答案 由于气体实验定律只在压强不太大，温度不太低的条件下理论结果与实验结果一致，为了使气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，引入了理想气体的概念 .1.理
47、想气体的特点(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程 .(2)理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点 .(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力 .(4)理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关 .知识深化 2.对理想气体的几点说明(1)理想气体是不存在的 .(2)在常温常压下，大多数实际气体，尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体 .(3)在温度不低于负几十摄氏度，压强不超过大气压的几倍时，很多气体都可当成理想气体来处理 .(4)理想气体的内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关 .特别提醒
48、 在涉及气体的内能、分子势能问题时要特别注意实际气体是否可视为理想气体，在涉及气体的状态参量关系时往往将实际气体当作理想气体处理，但这时往往关注的是气体质量是否一定 .例 1 关于理想气体，下列说法正确的是 A.理想气体也不能严格地遵守气体实验定律B.实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体C.实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体D.所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体答案解析解析 理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体， A项错误；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故 C正确，B、 D错误 .解析 气体对容器
49、的压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，选项A错， B对；气体的压强与分子的密集程度及分子的平均动能有关，平均动能越大则温度越高，但如果体积也变大，压强可能减小，故选项 C错 .压缩理想气体要用力，克服的是气体的压力 (压强 )，而不是分子间的斥力，选项 D错 .例 2 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答案解析二、理想气体的状态方程如图 1所示，一定质量的某种理想气体从状态 A到 B经历了一个等温
50、过程，又从状态 B到 C经历了一个等容过程，请推导状态 A的三个参量 pA、 VA、 TA和状态 C的三个参量 pC、 VC、 TC之间的关系 .导学探究 答案图 1答案 从 A B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得 pAVA pBVB 从 B C为等容变化过程，根据查理定律可得 由题意可知： TA TB VB VC 1.对理想气体状态方程的理解(1)成立条件：一定质量的理想气体 .(2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关 .(3)公式中常量 C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量 (p、 V、 T)无关.(4)方程应用时单位方面：温度 T必须是热力学温度，公式两边中压
51、强 p和体积 V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位 .知识深化 2.理想气体状态方程与气体实验定律特别提醒 理想气体状态方程是用来解决气体状态变化问题的方程，运用时，必须要明确气体不同状态下的状态参量，将它们的单位统一，且温度的单位一定要统一为国际单位 K.答案例 3 (多选 )一定质量的理想气体 A.先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B.先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C.先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D.先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能解析先等容加热，再绝热压缩，气体的温度始终升高，则内能必定增加，即D正确 .答案例 4 使一定质
52、量的理想气体按图 2甲中箭头所示的顺序变化，图中 BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线 .(1)已知气体在状态 A的温度 TA 300 K，求气体在状态 B、 C和 D的温度各是多少？解析图 2答案 见解析解析 在 p V图中直观地看出，气体在 A、 B、 C、 D各状态下压强和体积为 VA 10 L， pA 4 atm， pB 4 atm， pC 2 atm， pD 2 atm， VC 40 L， VD 20 L.根据气体状态方程由题意 TB TC 600 K.答案(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积 V和温度 T表示的图线 (图中要标明 A、B、 C、 D四点，并且要画箭头表示变化的
53、方向 ).说明每段图线各表示什么过程 .解析答案 见解析解析 由状态 B到状态 C为等温变化，由玻意耳定律有 pBVB pCVC在 V T图上状态变化过程的图线由 A、 B、 C、 D各状态依次连接 (如图所示 )， AB是等压膨胀过程， BC是等温膨胀过程， CD是等压压缩过程 .达标检测1.(对理想气体的理解 )(多选 )下列对理想气体的理解，正确的有 A.理想气体实际上并不存在，只是一种理想化模型B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D.在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律答案1 2 3解析 理想气体是一种理想化模型，温度
54、不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵循气体实验定律，选项 A、 D正确，选项 B错误 .一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项 C错误.解析2.(对理想气体状态方程的理解 )(多选 )一定质量的理想气体，初始状态为p、 V、 T，经过一系列状态变化后，压强仍为 p，则下列过程中可以实现的是 A.先等温膨胀，再等容降温B.先等温压缩，再等容降温C.先等容升温，再等温压缩D.先等容降温，再等温压缩答案1 2 3解析1 2 33.(理想气体状态方程的应用 )某气象探测气球内充有温度为 27 、压强为 1.5 105 Pa的氦气，其体积为 5 m3.当气球升高到某一高度时，氦气温度为 200 K，压强变为 0.8 105 Pa，求这时气球的体积多大？答案1 2 3 解析答案 6.25 m31 2 3解析 以探测气球内的氦气作为研究对象，并可看做理想气体，其初始状态参量为：T1 (273 27) K 300 Kp1 1.5 105 Pa， V1 5 m3升到高空，其末状态为 T2 200 K， p2 0.8 105 Pa
