2022-2023年高考物理一轮复习 气体热现象的微观意义

气体热现象的微观意义\n1．气体分子的运动特点：(1)分子间的距离大,除碰撞外不受力的作用；(2)分子间的碰撞十分频繁,分子运动杂乱无章,无规则.2．气体分子的速率都呈“中间多,两头少”的分布.3．温度越高,气体分子热运动越激烈.4．从微观角度来看：气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能,二是分子的密集程度.\n1．随机性与统计规律(1)必然事件：在一定条件下出现的事件.(2)不可能事件：在一定条件下出现的事件.(3)随机事件：在一定条件下出现,也不出现的事件.(4)统计规律：大量的整体表现出的规律.不可能必然可能可能随机事件\n2．气体分子运动的三性(1)理想性：气体分子距离比较大,分子间的作用力很弱,除相互碰撞或跟器壁碰撞外,可以认为分子不受力而做运动,因而气体能充满它能达到的整个空间.(2)现实性：分子之间频繁地发生碰撞,使每个分子的速度大小和方向频繁地改变,分子的运动.匀速直线杂乱无章\n(3)规律性①分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向着任何一个方向运动的分子都有,而且向着各个方向运动的气体分子数目都.②气体分子的速率各不相同,但遵守速率分布规律,即出现“”的分布规律.相等中间多、两头少\n越高温度\n1．对统计规律的理解(1)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)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.\n2．气体分子运动的特点(1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍),分子力小(可忽略),可以自由运动,所以气体没有一定的体积和形状.(2)分子间的碰撞十分频繁,频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变,造成气体分子做杂乱无章的热运动,因此气体分子沿各个方向运动的机会(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.\n\n1．下列关于气体分子运动的说法正确的是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,可在空间自由移动B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各个方向运动的机会相等D．分子的速率分布毫无规律\n解析：分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动,除碰撞外,分子可做匀速直线运动,A、B对.大量分子运动遵守统计规律,如分子向各方向运动机会均等,分子速率分布呈“中间多,两头少”的规律,C对,D错.答案：ABC\n(1)气体的压强是大量气体分子频繁地而产生的.(2)影响气体压强的两个因素：①气体分子的；②分子的.平均动能碰撞容器密集程度\n1．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.\n2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素：①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多,气体压强就越大；②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,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,气体压强就越大.\n(2)宏观因素：①与温度有关：温度越高,气体的压强越大；②与体积有关：体积越小,气体的压强越大.3．气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生,并且随高度增大而减小.\n2．有关气体的压强,下列说法正确的是()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\n解析：分子的平均速率增大,表明气体温度升高,分子平均动能增大,若分子的密集程度减小,则压强有可能减小,故A、C错,D对.分子的密集程度增大,则体积减小,若温度降低,压强也有可能减小或不变,故B错.答案：D\n1.玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的气体,在温度保持不变时,体积减小,压强,体积增大,压强.(2)微观解释：温度不变,分子的平均动能.体积减小,分子越密集,单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多,气体的压强就.增大减小不变越大\n2．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,温度降低,压强.(2)微观解释：体积不变,则分子密度,温度升高,分子平均动能,分子撞击器壁的作用力变大,所以气体的压强.增大减小不变增大增大\n3．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,温度降低,体积.(2)微观解释：温度升高,分子平均动能,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.增大减小增大增大\n3．对一定质量的理想气体,下列说法正确的是()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\n答案：AB\n[例1]1859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.如图8－4－1所示的各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________.(填选项字母)图8－4－1\n[解析]气体分子速率分布规律是中间多、两头少,且分子不停地做无规则运动,没有速度为零的分子,故选D.[答案]D[借题发挥]气体分子速率分布规律(1)在一定温度下,所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布；(2)温度越高,速率大的分子所占比例越大；(3)温度升高,气体分子的平均速率变大,但具体到某一个气体分子,速率可能变大也可能变小,无法确定.\n1．气体分子永不停息地做无规则运动,同一时刻都有向不同方向运动的分子,速率也有大有小,如下表是氧气分别在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,由表得出下列结论()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100～200200～3001.48.117.00.75.411.9\n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℃300～400400～500500～600600～700700～800800～900900以上21.420.415.19.24.52.00.917.418.616.712.97.94.63.9\nA．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．随着温度升高,所有气体分子的速率都增大D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化\n解析：由表格可以看出在0℃和100℃两种温度下,分子速率在200～700m/s之间的分子数的比例较大,由此可得出A错误,B正确.温度升高时速率大的分子数占的百分比增大,故D错.由表中数据得不出每个分子的运动情况,故不能确定所有分子的速率都增大,故C项错误.答案：B\n[例2]对于一定质量的气体,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．当分子间平均距离变大时,压强必变大D．当分子间平均距离变大时,压强必变小[思路点拨]由压强的微观解释和影响压强的因素进行分析、判断.\n[解析]分子热运动变剧烈,表明气体温度升高,分子平均动能增大,但不知气体的分子的密集程度怎么变化,故压强的变化趋势不明确,A错,B对.分子的平均距离变大,表明气体的分子的密集程度变小,但因不知此时分子的平均动能怎么变化,故气体的压强不知怎么变化,C、D错.[答案]B\n[借题发挥]气体的压强从微观上看也正是由单位体积内的分子数和分子的平均动能所决定的,单位体积内的分子数越多,分子的平均动能越大,那么气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数就会增大,气体的压强就越大.\n2．密闭容器中气体的压强是()A．由于气体的重力产生的B．由于分子间的相互作用力产生的C．大量气体分子频繁碰撞器壁产生的D．在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强\n解析：密闭容器中的气体由于自身重力产生的压强很小,可忽略不计.其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的,大小由气体的温度和分子数密度决定,A、B错,C正确；失重时,气体分子仍具有分子动能,密闭容器内的分子对器壁仍然有压强的作用,D错.答案：C\n[例3]对一定质量的气体,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．当体积不变而压强和温度变化时,N可能不变[思路点拨]压强大小跟单位时间内分子对器壁的碰撞次数和每一次碰撞的力度有关.\n[解析]气体的体积减小时,压强和温度是怎样变化的并不清楚,不能判断N是必定增加的,A错；同理,温度升高时,气体的体积和压强怎样变化也不清楚,无法判断N的变化,B错；当压强不变而体积和温度变化时,存在两种变化的可能性：一是体积增大时,温度升高,分子的平均动能变大,即分子对器壁碰撞的力度增大,因压强不变,因此对器壁碰撞的频繁度降低,就是N减小.二是体积减小时,温度降低,同理可推知N增大.选项C正确,D错误.[答案]C\n[误区警示]本题易错选D.原因是混淆了单位时间内与器壁单位面积碰撞分子数和单位体积内分子数.以后在解决此类问题时应注意体积不变则单位体积内的分子数不变,但由于温度变化,分子运动的剧烈程度变化,故碰撞分子数变化.\n3．封闭在汽缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,下列说法正确的是()A．气体的密度变大B．气体的压强增大C．分子的平均动能减小D．气体在单位时间内撞击到单位面积器壁上的分子数增多\n解析：气体的质量和体积都不发生变化故密度不变,A项错.温度是分子平均动能的标志,温度升高分子平均动能增大,C项错.分子数不变,体积不变,但分子运动的剧烈程度加剧了,故单位时间内撞击到单位面积器壁上的分子数增多,气体压强增大,故B、D正确.答案：BD