第一章 分子动理论 第三节 气体分子运动的统计规律 粤教版(2019)高中物理选择性必修第三册 一、分子沿各个方向运动的概率相等 在抛硬币游戏中,把一枚硬币抛起来后落到地面,硬币的正面向上还是反面 向上完全是随机的。当抛币的次数非常多时,硬币正面向上和反面向上的概 率是相等的。这表明个别事件的出现具有随机性,但大量事件出现的概率遵 从一定的统计规律。 【实验·探究】 在日常生活中,还有哪些实例表现出这种统计规律? 【理论·探究】 思考在标准状态下,1cm3气体中约有????.????×????????????????个分子。大量分子都在 做无规则运动,分子间不断发生碰撞,一个分子在1s内与其他分子的碰 撞次数高达65亿次。频繁的碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地 改变。尽管在某一时刻某个分子的速度大小和方向完全是随机的,但是 对由大量分子组成的气体整体来说,气体中任一时刻都有向任一方向运 动的分子,且气体分子沿各个方向运动的数目相等,即在任一时刻分子 沿各个方向运动的概率是相等的。这里所说的“相等”是对大量分子运 动情况的统计结果。 ? 1.气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做匀 速直线运动,气体充满它能达到的整个空间。 气体分子运动的特点: 2.气体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几 乎相等。 二、分子速率按一定的统计规律分布 如图所示,在一块竖直放置的木板上,顶部设一漏斗 形开口,木板的上半部分钉有许多规则排列的小钉子,下半部分用多块竖直的小隔板分隔出许多道等宽的狭 槽,板前盖以玻璃。从木板顶部的漏斗形开口投入小 球(例如小钢球),小球的直径略小于两隔板间的距 离,观察小球落在狭槽内的分布情况。再连续投入大 量的小球,按小球在狭槽内分布的情况,用笔在玻璃 上画出一条连续的曲线.重复若干次上述实验,观察曲 线形状。 【实验·探究】 【实验·总结】 实验结果表明,尽管单个小球落入哪道狭槽内是随机的,但投入大量小球时,每 次实验狭槽内小球分布的情况则是一定的,而且落入某一道狭槽内的小球数目与 小球总数的比值是稳定的。这就是说,大量的小球落入狭槽时,其整体的分布遵 从一定的统计规律。 气体分子做无规则运动,速率有的大、有的小。与上述实验类似,大量气体分子整体的速率分布也遵从一定的统计规律.研究表明,在一定的温度下,不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比值是确定的。 【实验·总结】 下表和下图是测定氧气分子分别在0℃和100℃时速率分布的实验结果。 氧气分子的速率分布 {5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}速率区间v/(m·s') 不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比 0°C 100℃ v≤100 1.4% 0.7% 100
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