8.4气体热现象的微观意义-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-3）

§8.4 气体热现象的微观意义 甲：我很怕坐飞机，我问过专家，每架飞机上有炸弹的概率是万分之一．万分之一虽然很小，但还没小到可以忽略不计的程度，所以我以前从来不坐飞机。 乙：可是你今天为什么来坐飞机了？ 甲：我又问过专家，每架飞机上有一颗炸弹的概率是万分之一， 但每架飞机上同时 有两颗炸弹的概率只有亿分之一．这已经 小到可以忽略不计了。 乙：但两颗炸弹与你坐不坐飞机有什么关系？ 甲：当然有关系啦．不是说同时有两颗炸弹的概率很小吗，我现在自带了一颗炸弹，飞机上再有一颗几乎是不可能的，所以我才放心地来坐飞机！ 乙：#￥%&…我和你想的一样，我也带了一颗！ 笑话 一、随机性与统计规律 1.必然事件：若在一定条件下，某事件必然出现，这个事件叫做必然事件. 2.不可能事件：若在一定条件下，某事件不可能出现，这个事件叫做不可能事件. 3.随机事件:若在一定条件下，某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件. 4.统计规律：大量随机事件的整体表现出一定的规律性，这种规律就是统计规律. 归纳总结 5．对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律。 (2)从微观角度看，由于气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。 单个气体分子的运动是无规则的 思路: 四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不一定的 若投掷很多次后,正面朝上的硬币数存在一定的统计规律 (微观 宏观) 大量气体分子的运动也应该存在一定的统计规律 类比 (微观 宏观) 类比 热现象与大量分子热运动的统计规律有关 二、气体分子的运动特点 2.运动的无序性：大量气体分子永不停息地做无规则运动.就某一个分子而言,在某一时刻它向哪一个方向运动,完全是随机的.因此，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会(概率)是均等的. 1.运动的自由性：气体很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很大,分子间作用力很弱.因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力在空间内自由移动.所以气体没有确定的形状和体积,其体积等于容器的体积.（气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间。 ） 分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章。从统计规律上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 （1）. 0℃和100℃氧气分子速率分布有什么相同的统计规律? （2）. 对比0℃和100℃氧气分子速率分布图象，有什么不同? 都呈“中间多、两头少”的分布规律 当温度升高时,“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动,分子的平均速率增大,分子的热运动变激烈,因此说,温度是分子平均动能的标志.但具体到某一个气体分子,温度升高时,其速率可能变小也可能变大. 尽管大量气体分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率却是按一定的规律分布.观察右图,回答问题. 3.运动的速率分布规律性：大量气体分子做热运动，速率有大有小,但分子的速率是按照一定规律分布的，即“中间多(速率居中的分子数目多)”、“两头少(速率大或小的分子数目少)”. 通过定量的分析可以得出： 理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比，即 这表明，温度是分子平均动能的标志. 【特别提醒】 单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律。 例. 下列说法正确的是( 　) A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等 B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况 D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少 BD 例.如图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A.同温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律 B. 温度升高时，每一个氧气分子的速率都增大 C.温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大 D.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大 AC 三.气体压强的微观意义 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,对器壁产生持续、均匀的压力.所以从分子动理论观点看来, 气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的