2.3气体实验定律的微观解释课件 (共20张PPT) 2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

(课件网) 第二章 气体、液体和固体 第三节 气体实验定律的微观解释 根据现有的研究成果，一定质量的气体，其温度、体积和压强三个量之间存在以下三种关系，分别对应三位科学家的伟大贡献。 气体等温变化的规律 气体等容变化的规律 气体等压变化的规律 ——— 玻意耳定律 ——— 查理定律 ——— 盖-吕萨克定律 公式：pV =C1 公式： 公式： 由此可以推导出理想气体状态方程 本节课我们就通过对气体实验定律进行微观解释，来深入理解这些规律。 1.理解气体压强和气体实验定律的微观解释 2.理解并学会应用理想气体状态方程 一、气体压强的微观解释 当雨点比较稀疏时，作用力是断续的，因此树叶会抖动 当雨点比较密集时，作用力是持续的，因此树叶被压低 从分子动理论的观点来看，气体压强是大量气体分子对器壁作用的宏观效果，大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。 大量分子频繁地碰撞器壁，会对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强。 视频展示：气体压强的微观意义 单个分子对器壁的作用力跟什么因素有关呢？ 我们利用动量定理做一个简化的推导：把一个分子看作一个质量为m的弹性小球（如图所示），小球以垂直于器壁的初速度V撞向器壁，因为是弹性碰撞，反弹后速度V'=-V。设碰撞过程中器壁对小球的平均作用力大小为F，作用时间为t： 根据动量定理：Ft=mV-(-mV) 解得：F=2mV/t 根据牛顿第三定律，小球对器壁的冲击力F'=F=2mV/t 因此，分子与容器壁碰撞的作用力与分子的质量以及碰撞的速率有关。 大量分子频繁地碰撞器壁产生的压强还跟什么因素有关呢？ 我们知道压强P=F/S，如果单位体积内气体分子数目越多，那么碰撞到器壁单位面积上的分子数目就越多，单位面积上的平均作用力越大，则压强越大。 因此，气体压强还跟单位体积内分子数目有关。 就大量分子而言，气体质量一定时，如果温度不变，体积越小，单位体积内气体分子数目越多，撞击器壁的分子数目越多，撞击的平均作用力越大，则压强越大；如果体积不变，温度越高，气体分子热运动的平均速率越大，撞击的平均作用力越大，则压强越大。 总结： 影响气体压强的两个因素： (1)气体分子的密集程度； (2)气体分子的热运动的平均速率。 二、气体实验定律的微观解释 1.温度的微观含义：温度越高，分子热运动的平均动能越大；温度越低，分子热运动的平均动能越小。 2.压强的微观含义：容器中气体分子的平均速率越大、分子数密度越大，气体压强就越大；容器中气体分子的平均速率越小、分子数密度越小，气体压强就越小。 宏观角度 温度 体积 分子的平均速率（平均动能） 分子的密集程度 微观角度 3.玻意耳定律的微观解释 一定质量的气体，温度保持不变时，气体分子热运动的平均速率一定，若气体体积减小，分子的密集程度增大，气体压强增大。反之，若气体体积增大，分子的密集程度减小，气体压强减小（如图所示）。 （公式：pV =C1） 4.查理定律的微观解释 一定质量的气体，体积保持不变时，气体分子的密集程度保持不变，若气体温度升高，分子的热运动的平均速率增大，气体压强增大。反之，若气体温度降低，分子热运动的平均速率减小，气体压强减小（如图所示）。 （公式： ） 5.盖-吕萨克定律的微观解释 一定质量的气体，温度降低时，分子的热运动的平均速率减小；只有气体的体积同时减小，使分子的密集程度增大，才能保持压强不变（如图所示）。 （公式： ） 【讨论与交流】有人做过这样一个实验：在1个标准大气压下，取空气、氢气、一氧化碳和二氧化碳各1 dm3，分别将它们等温压缩至其压强均为2个标准大气压，测其体积，计算pV的乘积。观察数据，实际气体压缩过程是否严格遵守气体实验定律？ 三、理想 ... ...