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物理必修课件 选修3-3 第一讲 分子动理论 气体.ppt

上传人:gnk289057 文档编号:8008273 上传时间:2019-06-03 格式:PPT 页数:70 大小:1.63MB
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资源描述

1、本部分概念、规律繁多,但要求较低,考纲对给定的知识点全部是级要求因此,在复习时应注意以下几个方面: 1加强对基本概念和基本规律的理解强化概念和规律 的记忆,明确以分子动理论、热力学定律和能量守恒定律为核心的热学规律;,2理解以温度、内能和压强为主体的热学概念要能从微观角度、从分子动理论的观点来认识热现象和气体压强的产生;能利用阿伏加德罗常数来联系宏观和微观在数量上的关系; 3能熟练运用热力学第一、第二定律和能量守恒定律分析及讨论物体内能的变化.,一、分子动理论 1物体是由大量分子组成的 (1)分子模型:主要有两种模型,固体与液体分子通常用 球模型,气体分子通常用立方体模型 (2)分子的大小分子

2、直径:数量级是 ;分子质量:数量级是 ;测量方法: ,1027kg1026kg,油膜法,1010 m,(3)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有 的粒子数,NA mol1.阿伏加德罗常数是联系 物理量和 物理量的桥梁,6.021023,微观,宏观,相同,2分子的热运动 (1)扩散现象定义:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现 象扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的,(2)布朗运动定义:在显微镜下看到的悬浮在液体中的微粒的永不停息的 运动特点:微粒 ,温度 ,布朗运动越显著布朗运动是由成千上

3、万个分子组成的“分子集团”即物质微粒的运动,微粒运动的无规则性是液体(气体)分子的反映成因:布朗运动是由于 分子不停地做无规则运动,对微粒撞击作用的 性引起的由于微粒做无规则运动,从而间接反映了液体分子也做无规则运动,无规则,越小,越高,无规则运动,液体,不平衡,(3)布朗运动与扩散现象的异同它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动它们都随温度的升高而表现得更明显布朗运动只能在液体、气体中发生,而扩散现象可 以发生在任何状态的两种物质之间,3分子力分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增 大而 ,随分子间距离的减小而 ,但总是斥力变化得较快,如图11所示,减小,增大,(1)当rr0时,F

4、引F斥,F0; (2)当rr0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F斥比F引增大得更快,F表现为斥力;,图11,(3)当rr0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F斥比F引减 小得更快,F表现为引力; (4)当r10r0(109m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F0),二、气体分子运动速率统计规律 1气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等 2大量气体分子的速率分布呈现中间多(速率中等的分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律 3当温度升高时,“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动,分子的平均速率增大,分子的热运动剧烈,因此说,温度是分子平均动能

5、的标志,三、理想气体及三个实验定律 1理想气体 (1)宏观上讲,理想气体是指在任何温度、任何压强下始终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,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间,2气体的三个实验定律 (1)等温变化玻意耳定律内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强与体积成 公式: 或pVC(常量)微观解释:一定质量的某种理想气体,分子的总数是一定的,在温度保持不变时,分子的平均动能保持不变气体的体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强就增大,反之亦然,所以气体的压强与

6、体积成反比,温度,反比,p1V1p2V2,(2)等容变化查理定律内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强与热力学温度成 公式: (常数)推论式:微观解释:一定质量的某种理想气体,体积保持不变,分子的密集程度保持不变当温度升高时,分子的平均动能增大,因而气体压强增大温度降低,情况相反,体积,正比,(3)等压变化盖吕萨克定律内容:一定质量的某种气体,在 不变的情况下,其体积与热力学温度成 公式: (常数)推论式:微观解释:一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大要保持压强不变,只有增大气体体积,减小分子的密集程度才行,压强,正比,1.宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物质的

7、质量m、摩 尔质量M、物质的密度. 2微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0. 3关系 (1)分子质量:m0 . (2)分子体积:V0 (3)物体所含的分子数:N NA NA或N NA NA.,1对于固体和液体,可以认为它们的分子是一个挨一个 紧密排列的,若设分子体积为V0,则分子的直径d (球体模型)或d (立方体模型) 2对于气体,它们的分子间有很大的空隙,一般建立立 方体模型,求出的立方体边长是两个相邻的气体分子 之间的平均距离,即d ,V0为气体分子所占的空 间,并非气体分子的体积,1.(2008北京高考)假如全世界60亿人同时数1 g水 的分子个数,每人每小时可以数5000个

8、,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取61023 mol1) ( )A.10年 B1千年C.10万年 D1千万年,解析:1 g水中分子的个数为 61023个 1023个所需时间为 年1.27105年,最接近10万年,故选C.,答案:C,1平衡状态下气体压强的求法 (1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强 (2)力平衡法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强 (3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间

9、不间断)同一深度处压强相等,2加速运动系统中封闭气体压强的求法选与气体接触的液柱或活塞为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解,2若已知大气压强为p0,图12中各装置均处于静止状态,求被封闭气体的压强重力加速度为g,图 (1)、(2)中液体的密度为,图(3)中活塞的质量为m,活塞的横截面积为S,图12,解析 在图(1)中,选B液面为研究对象,由二力平衡得F下F上,即p下Sp上S(S为小试管的横截面积)所求气体压强就是A液面所受压强pA,B液面所受向下的压强p下是pA加上液柱h所产生的液体压强,由连通器原理可知B液面所受向上的压强为大气压强p0,故有pAghp0,所以pAp0gh.,

10、在图(2)中,以B液面为研究对象,由平衡方程F上F下有pASphSp0S(S为U型管的横截面积),所以pAp0gh. 在图(3)中,以活塞为研究对象,由平衡条件得 pSmgp0S 所以pp0 .,答案 (1)p0gh (2)p0gh (3)p0,在应用气体图象分析问题时,要看清纵、横坐标轴所代表的物理量及涉及温度时所采用的温标;同时还要注意垂直于温度轴的辅助线与两不同情况下两图象交点的意义,3一定质量的理想气体,由状态a经b变化到c,如图1 3甲所示,则图乙中能正确反映出这一变化过程的是 ( ),图13,解析:由图甲知:ab过程为气体等容升温,压强增大;bc过程为气体等温降压,根据玻意耳定律,

11、体积增大,由此可知图C正确,答案:C,已知铜的摩尔质量为M(kg/mol),铜的密度为(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol1)下列判断错误的是 ( ) A1 kg铜所含的原子数为 B1 m3铜所含的原子数为 C1个铜原子的质量为 D1个铜原子的体积为,思路点拨 解答本题时应注意以下三个方面: (1)由摩尔质量的定义确定1个原子的质量 (2)由摩尔体积的定义确定1个原子的体积 (3)确定某物体的原子数时,先确定其物质的量,解析 原子个数 A正确;同理N NA B错误;1个铜原子质量m0 (kg),C正确;1个铜原子体积V0(m3),D正确,答案 B,(1)对于固体、液体和气体均可由m 计

12、算分子(或原子)质量 (2)对于固体、液体和气体均可由V0 计算平均每个分子 (或原子)所占的空间,但对固体和液体来说,平均每个分子 (或原子)所占的空间即认为分子的体积.,有一个排气口直径为2.0 mm的压力锅,如图14甲所示,排气口上用的限压阀A的质量为34.5 g,图乙为水的饱和汽压跟温度关系的曲线,则当压力锅煮食物限压阀被向上顶起时,锅内的压强为_ atm,此时锅内的温度为_.(g取10 m/s2,1标准大气压即1 atm1.0105 Pa),思路点拨 分析限压阀A的受力情况,由物体的平衡条件可以求解压力锅内气体的压强,解析 限压阀被顶起时,压力锅内最大压强应为:1 atm1.1 at

13、m2.1 atm. 由图乙查得锅内温度为122左右,答案 2.1 122,分析限压阀受力,由平衡条件求解压强时,压强的单位为国际单位“Pa”,其他各量也均为国际单位制单位,所以本题要注意单位换算.,一定质量的理想气体经历如图15所示的一系列过程,ab、bc、cd和da这四段过程在pT图上都是直线段,ab和cd的延长线通过坐标原点O,bc垂直于ab,由图可以判断( ) Aab过程中气体体积不断减小 Bbc过程中气体体积不断减小 Ccd过程中气体体积不断增大 Dda过程中气体体积不断增大,思路点拨 解答本题时应注意以下两点: (1)在pT图上过原点的倾斜直线的意义 (2)图线斜率的意义,解析 在p

14、T图上,过原点的倾斜直线表示气体做等容 变化,体积不变,故有VaVb,VcVd,而图线的斜率越大,气体的体积越小,故有VaVbVcVd,可判断B、D 选项正确,答案 BD,不同的倾斜直线对应的气体的体积大小的比较方法: (1)平行于p轴作一条直线与pT图线相交,交点对应气体的温度相等,则p大的,V小 (2)平行于T轴作一条直线与pT图线相交,交点对应气体的压强相等,则T大的,V大,1下述关于分子引力与斥力的说法中正确的是 ( )A两块铅块压紧以后能成为一个整体,说明分子间有引力存在B打破的玻璃不能拼成一个整体,说明分子间存在斥力C拉断绳子很困难,说明分子间有引力D压缩固体、液体很困难,说明分子

15、间有斥力,解析:分子力是一种短程力,只有当分子间的距离满足r10r0时,分子力才能起作用破碎的玻璃放在一起,由于接触面的错落起伏,只有极少数分子能接近到距离很小的程度,绝大部分分子间距离是较大的,因此总的分子引力非常小,不足以使它们连在一起,因此B选项是错误的,故选A、C、D.,答案:ACD,2某人用原子级显微镜观察高真空度的空间,发现有一对分子A和B环绕一个共同“中心”旋转,如图16所示,从而形成一个“类双星”体系,并且发现此“中心”离A分子较近,这两个分子间的距离用r表示已知当rr0时两分子间的分子力为零则在上述“类双星”体系中,A、B两分子间有 ( )A间距rr0 B间距rr0CA的质量

16、大于B的质量 DA的速率大于B的速率,解析:分子A和B环绕一个共同“中心”旋转,分子间引力提供向心力,故分子间距离rr0;又F=m2r,v=r,而它们的相同且rArB,所以有mAmB、vAvB.故A、C正确.,答案:AC,3已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol,摩尔质量为18 g/mol,阿伏加德罗常数为6.021023 mol1,由以上数据可以估算出这种气体 ( )A每个分子的质量 B每个分子的体积C每个分子占据的空间 D分子之间的平均距离,解析:实际上气体分子之间的距离远比分子本身的线度大得多,即气体分子之间有很大空隙,故不能根据V 计算分子体积,这样算得的应是该气体每个分子所占据的

17、空间,故C正确;可认为每个分子平均占据了一个小立方体空间, 即为相邻分子之间的平均距离,D正确;每个分子的质量显然可由m 估算,A正确,答案:ACD,4如图17所示,DABC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 ( )ADA是一个等温过程BAB是一个等温过程CA与B的状态参量相同DBC体积减小,压强减小,温度不变,解析:DA是一个等温过程,A对;A、B两状态温度不同,AB是一个等容过程(体积不变),B、C错;BC,V增大,p减小,T不变,D错,答案:A,5(2009新海检测)如图18一小段水银封闭了一段空气,玻璃管竖直静放在室内有关说法正确的是 ( )A现发现水银柱缓慢上升了一小段距离,这表明气温一定上升了B若外界大气压强不变,现发现水银柱缓慢上升了一小段距离,这表明气温上升了C若发现水银柱缓慢下降一小段距离,这可能是外界的气温下降所至D若把管子转至水平状态,稳定后水银未流出,此时管中空气的体积将大于原来竖直状态时的体积,解析:若水银柱上移,表示气体体积增大,可能的原因是外界压强减小而温度没变,也可能是压强没变而气温升高,A错,B对;同理水银柱下降可能是气温下降或外界压强变大所致,C对;管子置于水平时,压强减小,体积增大,D对,答案:BCD,

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