1、一、气体热现象的微观意义1随机性与统计规律(1)必然事件：在一定条件下，必然出现的事件。(2)不可能事件：在一定条件下，不可能出现的事件。(3)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。(4)统计规律：大量随机事件的整体表现出的规律。2气体分子运动的特点(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，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等。(2)气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即呈现“中间多、两头少”的分布规律。3气体温度的微观意义(1)温度越高，分子的热运动越激烈。(2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能k成正比，即：Tak(式中a是比例常数)
2、，因此可以说，温度是分子平均动能的标志。说明1热现象遵循大量分子热运动的统计规律。2温度升高时分子平均速率增大，并不是每个分子的速率都增大。4气体压强的微观意义(1)气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞容器而产生的。(2)影响气体压强的两个因素气体分子的平均动能。分子的密集程度。说明1从宏观上说，气体压强由温度和体积两个因素决定。2从微观上说，气体压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。判一判1气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大()2某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等()3某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化()4气体与液体产生压强的原因相同()5气体的压强
3、是由气体受到重力产生的()二、对气体实验定律的微观解释1玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变。体积越小，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，气体的压强就越大。2查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子密集程度不变。温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大。3盖吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需分子密集程度减小，所以气体的体积增大。注意1气体的体积不变时，分子密集程度不变；体积增大时，分子密集程度减小；体积减小时
4、，分子密集程度增大。即分子总数一定时，分子密集程度与气体的体积有关。2气体的压强变化时，分子密集程度和分子平均动能两个量中至少有一个发生了变化，即体积和温度中的一个发生变化；压强不变时，若分子密集程度发生变化，则分子平均动能一定同时发生变化。 选一选多选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，气体的密集程度一定减小C压强不变，温度降低时，气体的密集程度一定减小D温度升高，压强和体积可能都不变解析：选AB根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动能增大，A正确；温度不变，压
5、强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误。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(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。4当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速率大的分子数目
6、增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈。定量的分析表明：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能k成正比，即Tak，因此说，温度是分子平均动能的标志。典型例题例1.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为T、T、T，则()ATTT BTTTCTT，TT DTTT解析由题图可知，曲线下的面积表示分子速率从0区间内所有分子数的比率之和，显然其值应等于1，当温度升高时，分子的速率普遍增大，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平缓，所以TTT
7、，B正确。答案B点评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。即时巩固1多选如图是氧气分子在0 和100 下的速率分布图线，由图可知()A随着温度升高，氧气分子的平均速率变大B随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大C随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大D同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律解析：选AD由题图知，随着温度升高，速率较大的分子数增多，所以氧气分子的平均速率变大，选项A正确；温度
8、是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度升高，分子平均动能增大，分子平均速率增大，但不是所有分子的速率都变大，选项B错误；随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占比例减小，选项C错误；同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律，选项D正确。 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，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。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
9、)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；气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，平均每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。(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。3大气压强的产生原因大气压强由大气所受重力产生，并且随高度增大而减小。典型例题例2.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
10、与上午10时相比较，教室内的()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，但大气压强并未改变，可见教室内的分子数一定减小，即教室内空气分子密集程度减小、空气质量减小，A、D错误，B正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误。答案B点评气体压强的分析技巧1明确气体压强产生的原因大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞。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明确影响气体压强的两个因素从宏观上讲两个因素是温度和体积，从微观上讲两个因素是分子的平均动能和密集程
11、度。即时巩固2有关气体压强，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解析：选D气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度。当平均动能增大的同时，气体的体积也可能增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小。同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定。综上所述，D正确。 1.玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体
12、积增大，压强减小。(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变，体积越小，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，气体的压强就越大，如图。2查理定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小。(2)微观解释：体积不变，则分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大，如图。3盖吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强保持不变时，温度升高，体积增大；温度降低，体积减小。(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则
13、需影响压强的另一个因素，即分子的密集程度减小，所以气体的体积增大，如图。典型例题例3.在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致。已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm，温度为27 ，爆胎时胎内气体的温度为87 ，轮胎中的空气可视为理想气体。(1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因。解析(1)气体做等容变化，由查理定律得：T1t1273T2t2273p12.5 atmt127 ，t287 由得，p23 atm。(2)爆胎前胎内气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大。答案(1)3 atm(2)见解析点评1本题中温度的
14、单位是摄氏度，在计算时应换算成热力学温度。2与气体相对比，轮胎在温度升高时体积变化很小，故可以应用查理定律。3体积不变是前提，温度升高是导致压强变大的原因。即时巩固3多选一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积增大、压强减小，体积减小、压强增大的原因是()A体积增大后，气体分子的平均速率变小了B体积减小后，气体分子的平均速率变大了C体积增大后，单位体积的分子数变少了D体积减小后，单位时间内撞击到单位面积上的分子数变多了解析：选CD温度不变，因此气体分子平均速率不变，体积增大后，单位体积的分子数变少，单位时间内器壁单位面积上所受的分子平均撞击力减小，气体压强减小；体积减小时，正好相反，即压强增大
15、，C、D正确，A、B错误。1下列说法中错误的是()A气体的体积等于各个分子的体积之和B气体的压强是由大量分子对器壁的频繁碰撞产生的C一定质量的某种气体温度越高，分子的平均速率越大D一定质量的某种气体，体积不变时，分子的平均速率越大，气体压强越大解析：选A气体的体积是气体分子所占空间的体积，不是分子本身的体积之和，A错误，B、C、D正确。2.对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数目f与速率v的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是()A曲线对应的温度T1高于曲线对应的温度T2B曲线对应的温度T1可能等于曲线对应的温度T2C曲线对应的温度T1低于曲线对应的温度T2D无法判断两曲线对应的温度
16、关系解析：选C对一定质量的气体，当温度升高时，速率大的分子数目一定增加，因此题图曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知曲线对应的温度T2一定高于曲线所对应的温度T1。故C正确。3下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是()A气体分子运动的平均速率与温度有关B当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多、两头少”C气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D气体分子的平均速度随温度升高而增大解析：选A气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多、两头少”的统计规律，A正确，B错误；由于分子运动是无规则的，而且牛顿运动定律是物体运动宏观定律，故不能用它来求微观的
17、分子运动速率，C错误；大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D错误。4多选对于一定质量的气体，当它们的压强和体积发生变化时，以下说法正确的是()A压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C压强增大，体积减小时，其分子平均动能一定不变D压强减小，体积增大时，其分子平均动能可能增大解析：选AD质量一定的气体，分子总数不变，体积增大，分子密集程度减小；体积减小，分子密集程度增大，根据气体的压强与分子密集程度和分子的平均动能这两个因素的变化情况，可知A、D正确，B、C错误。5.一位同学用橡皮帽堵住了注射器前端的小孔
18、，用活塞封闭了一部分空气在注射器中，如图所示，他把注射器竖直放入热水中后，发现注射器的活塞向上升起。试用分子动理论解释这个现象。解析：由题意可知，操作过程中封闭的气体压强保持不变。当注射器放入热水中时，气体的温度升高，分子的平均速率增大，要保持压强不变，只有使一定时间内撞击单位面积容器壁的分子数减少，也就是使气体分子密集程度减小，即气体的体积增大，所以注射器的活塞将向上升起。答案：见解析基础练一、选择题1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，由表可得出的结论是()
19、 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100200200300300400400500500600600700700800800900900以上1.481170214204151924520090.754119174186167129794639A.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解析：选B由表格可以看出在0 和100 两种温度下，分子速率在200700 m/s
20、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，D错误；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，C错误。2在一定温度下，当一定质量气体的体积增大时，气体的压强减小，这是由于()A单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B气体分子的密集程度变小，分子对器壁的吸引力变小C每个分子对器壁的平均撞击力都变小D气体分子的密集程度变小，单位体积内气体的重量变小解析：选A温度不变，一定质量气体分子的平均动能、平均速率不变，每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变，但体积增大后，单位体积内的分子数减少，因此单位时间内对单位
21、面积器壁碰撞的次数减少，气体的压强减小，A正确，B、C、D错误。3一定质量的某种理想气体的压强为p，热力学温度为T，单位体积内的气体分子数为n，则()Ap增大，n一定增大BT减小，n一定增大C.增大时，n一定增大D.增大时，n一定减小解析：选C只知道p或T的变化情况，不能得出体积的变化情况，A、B错误；增大，V一定减小，单位体积内的分子数一定增加，C正确，D错误。4封闭在汽缸内的一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度从300 K升高到600 K时，以下说法正确的是()A气体的密度增大一倍B气体分子的平均动能减小一半C气体的压强增大一倍D分子撞击器壁的平均作用力不变解析：选C气体的质量和体
22、积均不变，故密度不变，故A错误；温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大，故B错误；根据C，气体体积不变，温度增大一倍，故压强增大一倍，故C正确；气体的质量和体积均不变，故分子数密度不变，但平均动能增加，故分子撞击器壁的平均作用力增加，故D错误。5一定质量的理想气体，在温度保持不变时体积膨胀，必定会发生的变化是()A气体分子的总数增加B气体分子的平均动能增大C单位体积内的分子数目减小D分子的速率都不发生变化解析：选C理想气体质量不变，分子总数不变，体积增大，会使分子数密度减小，即单位体积内的分子数目减小，故A错误，C正确；对一定质量的理想气体，温度不变则分子的平均动
23、能不变，但并不意味着每个分子的动能都不变，有少数分子的动能会减小，也有少数分子的动能会变大，动能变化的分子其速率将发生变化，故B、D错误。二、非选择题6一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VA0.3 m3，TATC300 K，TB400 K。(1)求气体在状态B时的体积；(2)说明BC过程气体压强变化的微观原因。解析：(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VB0.4 m3。(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，撞击单位面积器壁的作用力减小，故气体压强减小。答案：(1)0.
24、4 m3(2)见解析提能练一、选择题1对一定质量的理想气体，下列论述中正确的是()A当分子热运动变得剧烈时，压强必变大B当分子热运动变得剧烈时，压强可以不变C当分子间的平均距离变大时，压强必变大D当分子间的平均距离变大时，压强必变小解析：选B“分子热运动变得剧烈”说明温度升高，但不知体积变化情况，所以压强变化情况不确定，A错误，B正确；“分子间的平均距离变大”说明体积变大，但温度的变化情况未知，故不能确定压强的变化情况，C、D错误。2.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，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
25、两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C甲容器中pApB，乙容器中pCpDD当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大解析：选C甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错误；液体的压强pgh，hAhB，可知pApB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，故pCpD，C正确；当温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错误。3多选下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A一定量100 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加B气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能C如果气体分子总数不变，而气体
26、温度升高，则气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大D如图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 和100 两种情况下的速率分布情况，符合统计规律的是甲图象解析：选AD一定量100 的水变成100 的水蒸气时，吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，因此分子势能增加，选项A正确；气体分子之间的距离很大，分子力近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，这是分子无规则运动的结果，选项B错误；如果气体分子总数不变，而气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，但是若同时体积增大，则单位时间碰撞到单位面积上的分子数减少，压强不一定增大，选项C错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，故
27、平均速率越大，氧气分子分别在0 和100 两种情况下的速率分布情况图中，符合统计规律的是甲图象，选项D正确。4.多选如图，固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体，汽缸置于温度不变的环境中，现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状态发生了变化。选项图中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，k表示该分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线。能正确反映上述过程的是()解析：选ABD汽缸导热性能良好，汽缸内气体温度与环境温度相同，所以气体发生等温变化，p V图象是双曲线，选项A正确；汽缸内气体温度与环境温度相同，保持环境温度不变，则气体的内能保持不变，选项
28、B正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，所以该气体分子的平均动能不变，选项C错误；一定质量的理想气体，n，N为所有气体的分子总数，N一定，所以n V图象是双曲线，选项D正确。二、非选择题5如图所示是氧气分子在不同温度(0 和100 )下的速率分布规律图，由图可得出哪些结论？(至少答出两条)解析：(1)一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律。(2)温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大(或温度越高，氧气分子运动越剧烈)。答案：见解析6喷雾器内有10 L水，上部封闭有1105 Pa的空气2 L。关闭喷雾阀，用打气筒向喷雾器内再充入1105 Pa的空气3 L(设外界环境温度一定，空气视为理想气体)。当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。解析：以喷雾器内原有气体和充入气体为研究对象，设气体初态压强为p1，体积为V1V0V；末态压强为p2，体积为V2。由玻意耳定律得p1V1p2V2，代入数据得p22.5105 Pa。微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。答案：2.5105 Pa见解析