第4章 第2节 气体实验定律的微观解释-2020-2021学年高中物理选修3-3【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第2节　气体实验定律的微观解释 知识点一　理想气体 [自学教材] 1．理想气体 (1)定义：严格遵从3个实验定律的气体。 (2)特点： ①理想气体的分子大小和分子间的距离相比可以忽略不计。 ②除碰撞外，分子间的相互作用可以忽略不计。 ③不存在分子势能，其内能只是所有分子热运动动能的总和。 2．理想气体的压强 (1)从分子动理论和统计观点看，理想气体的压强是大量气体分子不断碰撞容器壁的结果，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)微观上，理想气体压强与单位体积的分子数和分子的平均动能有关。 (3)宏观上，一定质量的理想气体压强与体积和温度有关。 [重点诠释] (1)理想气体是不存在的，它是实际气体一定程度的近似，是一种理想化的模型，大多数实际气体，如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等，在常温、常压下，可以近似看成理想气体。 (2)由于理想气体无分子势能，故理想气体内能由分子个数和温度决定，与气体的体积无关。对一特定气体，温度升高内能增大。 [典题强化] 1．关于理想气体，下列说法正确的是 A．当把实际气体抽象成理想气体后，它们便不再遵守气体实验定律 B．温度极低、压强太大的气体虽不能当作理想气体，但仍然遵守实验定律 C．理想气体分子间的平均距离约为10－10 m，故分子力为零 D．理想气体是对实际气体抽象后形成的理想模型 解析　理想气体遵守气体实验定律，A错；实际气体在温度极低和压强太大时，不能很好地遵守气体实验定律，B错；理想气体分子间的平均距离超过10－9 m，分子间的斥力和引力都可忽略不计，而在平均距离为10－10 m时，分子间的斥力和引力是不能忽略的，C错；由题意知，D项正确。 答案　D 知识点二　气体实验定律的微观解释 [自学教材] 1．玻意耳定律的微观解释 从微观角度看，一定质量的理想气体分子总数不变。由于温度是分子热运动平均动能的标志，温度保持不变时，分子平均动能也保持不变。当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，气体的压强也增大；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．查理定律的微观解释 从微观角度看，一定质量的理想气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变。当温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强减小。 3．盖­吕萨克定律的微观解释 从微观角度看，当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数相应地减少，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；当气体的温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强减小，为保持气体压强不变，单位体积的分子数相应增大，若分子总数保持不变，气体的体积必然减小。 [重点诠释] 决定气体压强的因素——气体分子的密度与气体分子的平均动能： (1)气体分子密度(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)给器壁的作用力就大；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，气体压强就越大。 [典题强化] 2．决定气体压强大小的因素，下列说法中正确的是 A．气体的体积和气体的密度 B．气体的质量和气体的种类 C．气体分子密集程度和气体的温度 D．气体分子质量和气体分子的速度 解析　决定气体压强大小的微观因素是分子密集程度和分子平均动能，宏观上体现在体积和温度上，故A、B、D错，C正确。 答案　C 考向一　理想气体压强的理解 [例1]　甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲＜p乙，则 ①甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度　②甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度　③甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能　④甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能 A．①③　　　　　　　　B．①④ C．②③　　　　　　　　D．②④ [思路点拨]　根据影响压强的两个因素判断。 【解析】　气体的压强决定于单位体积内的分子数和分子的平均动能。由于两容器相同，气体的种类、质量也相同，故单位体积内的分子数相同，则气体压强决定于分子的平均动能，而p甲＜p乙，且温度是分子平均动能的标志，故②③正确。应选C。 【答案】　C [借题发挥] 质量一定的情况下决定气体压强大小的因素： (1)微观因素：①气体分子密度；②气体分子的平均动能；(2)宏观因素：①温度；②体积。 跟踪演练 1．封闭在汽缸内的一定质量的气体，如果保持气体压强不变，当温度升高时，以下说法正确的是 A．气体分子密度增大 B．