資源簡介

(共29張PPT)
第二章 氣體、液體和固體
粵教版 選擇性必修三
第三節 氣體實驗定律的微觀解釋
知識回顧
一定質量的氣體，其溫度、體積和壓強三個量之間存在某種關系。
探究氣體等溫變化的規律
探究氣體等容變化的規律
探究氣體等壓變化的規律
—— 玻意耳定律
—— 查理定律
—— 蓋-呂薩克定律
公式：pV =C1
公式：
公式：
理想氣體狀態方程
理想氣體？
Part 01
氣體壓強的微觀解釋
新課導入
樹葉被雨滴砸中后細微的顫動
當雨點比較稀疏時，作用力是斷續的，因此樹葉會抖動
當雨點比較密集時，作用力是持續的，因此樹葉被壓低
當稀疏的雨點打在傘上時，我們感到傘上各處受力是不均勻的，而且是斷續的；
但當密集的雨點打到傘上時，就會感到雨傘受到一個均勻的、持續的壓力。
描述壓力產生的效果的物理量
——壓強
氣體壓強產生的原因？
氣體壓強的微觀解釋
單個分子對器壁的沖力是短暫的，但大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產生持續的、均勻的壓力。
回顧：分子動理論的知識
物質由大量分子組成，單位體積內分子數非常巨大
分子在做永不停息的無規則熱運動，氣體分子之間、分子與容器壁的碰撞非常頻繁
從分子動理論的觀點來看，氣體壓強是大量氣體分子對器壁作用的宏觀效果，大小等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。
大量分子頻繁地碰撞器壁產生的壓強跟什么因素有關呢？
大量分子頻繁地碰撞器壁產生的壓強跟什么因素有關呢？
單個分子的質量以及碰撞的速率有關
氣體分子的密集程度(單位體積內分子數目)
大量分子頻繁地碰撞器壁產生的壓強跟什么因素有關呢？
單個分子的質量以及碰撞的速率有關
我們利用動量定理做一個簡化的推導：
把一個分子看作一個質量為m的彈性小球，小球以垂直于器壁的初速度v撞向器壁，因為是彈性碰撞，反彈后速度v’=-v。
設碰撞過程中器壁對小球的平均作用力大小為F，作用時間為t：
根據動量定理：Ft=mv-(-mv) 解得：F=2mv/t
根據牛頓第三定律，小球對器壁的沖擊力F'=F=2mv/t
大量分子頻繁地碰撞器壁產生的壓強跟什么因素有關呢？
單個分子的質量以及碰撞的速率有關
氧氣分子的速率分布曲線
→大量氣體分子的熱運動的平均速率
大量分子頻繁地碰撞器壁產生的壓強跟什么因素有關呢？
氣體分子的熱運動的平均速率
氣體分子的密集程度(單位體積內分子數目)
Part 02
氣體實驗定律的微觀解釋
玻意耳定律
內容：一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，其壓強與體積成反比。
微觀解釋：
溫度保持不變時，氣體分子熱運動的平均速率一定，
若氣體體積減小，分子的密集程度增大，氣體壓強增大;
若氣體體積增大，分子的密集程度減小，氣體壓強減小。
公式：pV =C1
查理定律
內容：一定質量的氣體，在體積不變的情況下，其壓強與溫度成正比。
微觀解釋：
體積保持不變時，氣體分子的密集程度保持不變，
若氣體溫度升高，分子熱運動的平均速率增大，氣體壓強增大
若氣體溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，氣體壓強減小
公式：
蓋-呂薩克定律
內容：一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，其體積與溫度成正比。
公式：
討論與交流(課本P30)
根據以上對玻意耳定律和查理定律的微觀解釋，試應用分子動理論和氣體分子運動的統計規律解釋蓋-呂薩克定律。
蓋-呂薩克定律
內容：一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，其體積與溫度成正比。
微觀解釋：
溫度降低時，分子的熱運動的平均速率減小,壓強減小；
只有氣體的體積同時減小，使分子的密集程度增大，才能保持壓強不變
公式：
課堂練習
例題1（多選）封閉在氣缸內一定質量的氣體，如果保持氣體體積不變，當溫度升高時，下列說法正確的是( )
A．氣體的密度變大
B．氣體的壓強增大
C．分子的平均動能減小
D．氣體在單位時間內撞擊器壁單位面積的分子數增多
解析：
氣體的質量和體積都不發生變化，故密度不變，A項錯．
溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子平均動能增大，C項錯．
分子數不變，體積不變，但分子熱運動的劇烈程度增加了，故單位時間內撞擊器壁的分子數增多，氣體壓強增大，故B、D正確．
BD
Part 03
理想氣體
氣體實驗定律是通過實驗研究獲得的，那么在實際條件下，氣體是否嚴格遵循這些定律呢？
在對氣體實驗定律的進一步精確實驗研究中可以發現，
任何實際氣體都只是在壓強不太大、溫度不太低的情況下近似地遵循相關的定律。當壓強較大、溫度很低時，氣體實驗定律就不適用了。
知識拓展
當壓強較大、溫度很低時，氣體實驗定律就不適用了
事實上，任何氣體在高壓、低溫下都會發生液化甚至成為固體．
氣體實驗定律是通過實驗研究獲得的，那么在實際條件下，氣體是否嚴格遵循這些定律呢？
在對氣體實驗定律的進一步精確實驗研究中可以發現，
任何實際氣體都只是在壓強不太大、溫度不太低的情況下近似地遵循相關的定律。當壓強較大、溫度很低時，氣體實驗定律就不適用了。
雖然實際氣體不嚴格遵循氣體實驗定律，但為了研究方便，我們可以設想有一種嚴格遵循氣體實驗定律的氣體，這樣的氣體被稱為理想氣體。
理想氣體
特點
1.理想氣體是不存在的，是一種理想化模型。
2.從微觀上說： ①分子有質量而沒有體積；
②分子間以及分子和器壁間除碰撞外無其他作用力。
3.從能量上說：理想氣體的微觀本質是忽略了分子力，沒有分子勢能，理想氣體的內能只有分子動能。一定質量的理想氣體的內能僅由溫度決定，與氣體的體積無關。
在溫度不太低，壓強不太大時實際氣體都可看成是理想氣體。
理想氣體
理想氣體的狀態方程
推導：
理想氣體
理想氣體的狀態方程
一定質量、理想氣體(溫度不太低，壓強不太大)
1.內容：一定質量的某種理想氣體在從一個狀態變化到另一個狀態時，盡管 p、V、T 都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變。
2.公式：
3.條件：
恒量C由理想氣體的質量和種類決定，即由理想氣體的物質的量決定
理想氣體
理想氣體的狀態方程
4.特例——三個氣體實驗定律
課堂練習
例題2 某氣象探測氣球內充有溫度為27℃、壓強為1.5×105 Pa的氦氣，其體積為5m3。當氣球升高到某一高度時，氦氣溫度為200K，壓強變為0.8×105 Pa，設球內氣體可視為理想氣體，則這時氣球的體積是多大？
課堂練習
例題2 某氣象探測氣球內充有溫度為27℃、壓強為1.5×105 Pa的氦氣，其體積為5m3。當氣球升高到某一高度時，氦氣溫度為200K，壓強變為0.8×105 Pa，設球內氣體可視為理想氣體，則這時氣球的體積是多大？
應用理想氣體狀態方程解題的一般步驟
(1)明確研究對象，即一定質量的理想氣體；
(2)確定氣體在始末狀態的參量p1、V1、T1 及 p2、V2、T2；
(3)由狀態方程列式求解；
(4)討論結果的合理性．
課堂練習
例題2 某氣象探測氣球內充有溫度為27℃、壓強為1.5×105 Pa的氦氣，其體積為5m3。當氣球升高到某一高度時，氦氣溫度為200K，壓強變為0.8×105 Pa，設球內氣體可視為理想氣體，則這時氣球的體積是多大？
課堂練習
例題3 一定質量的理想氣體，初狀態是(p0、V0、T0)，經過一個等壓過程，溫度升高到3T0/2，再經過一個等容變化，壓強減小到p0/2，則氣體最后的狀態是( )
A．3p0/4，3V0/2，3T0/2 B．p0/2，3V0/2，3T0/4
C．p0/2，V0，T0/2 D．以上答案均不對
B

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