
[学习目标]1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律,掌握分子运动速率分布图像(重点)。2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义(难点)。
一、统计规律气体分子运动的特点
(1)抛掷一枚硬币时,其正面有时向上,有时向下,抛掷次数较少和次数很多时,会有什么规律?
(2)密封容器内气体分子间的作用力很小,若没有分子力作用,气体分子除发生碰撞之外,做什么运动,某一时刻,向上与向下运动的分子数有何特点?
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1.随机性与统计规律
(1)必然事件:在一定条件下出现的事件。
(2)不可能事件:在一定条件下出现的事件。
(3)随机事件:在一定条件下可能出现,也可能的事件。
(4)统计规律:大量的整体往往会表现出一定的规律性,这种规律就叫作统计规律。
2.气体分子运动的特点
(1)由于气体分子间的距离比较大(大约是分子直径的10倍),分子间作用力很。通常认为,除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,做,因而气体会充满它能达到的整个空间。
(2)大量气体分子做无规则热运动,因此分子之间频繁地碰撞,每个分子的速度大小和方向频繁改变,分子的运动。
(3)从统计规律看,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分子数目几乎。
(1)某时刻某一气体分子向左运动,则下一时刻它一定向右运动。()
(2)单独来看,各个分子的运动是无规律的,具有偶然性,但从总体来看,大量分子的运动都有一定的规律。()
(3)气体分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的运动,且沿各方向运动的机会均等。()
二、分子运动速率分布图像
如表所示为氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况
速率区间/ (m·s-1) | 100 以下 | 100 ~ 200 | 200 ~ 300 | 300 ~ 400 | 400 ~ 500 | 500 ~ 600 | 600 ~ 700 | 700 ~ 800 | 800 ~ 900 | 900 以上 |
各速率区 间的分子数 占总分子数 的百分比 | 0℃ | 1.4 | 8.1 | 17.0 | 21.4 | 20.4 | 15.1 | 9.2 | 4.5 | 2.0 | 0.9 |
100℃ | 0.7 | 5.4 | 11.9 | 17.4 | 18.6 | 16.7 | 12.9 | 7.9 | 4.6 | 3.9 |
分析表中的数据,完成下面填空。
可以看到,0℃和100℃氧气分子的速率都呈“”的分布,但这两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的:0℃时,速度在的分子最多;100℃时,速率在的分子最多。100℃的氧气,速率(选填“大”或“小”)的分子比例较多,其分子的平均速率比0℃的(选填“大”或“小”)。
1.当温度升高时,对某一分子在某一时刻它的速率增加,但大量分子的平均速率一定,而且“中间多”的分子速率值在增加,如图所示。
2.温度越高,分子的热运动越。
在如图f(v)-v图像中,f(v)为速率v附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比,图线与横轴所围成的图形的面积是多少?
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例1(多选)氧气分子在100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化如图中曲线所示。下列说法正确的是( )
A.100 ℃时也有部分氧气分子速率大于900 m/s
B.在100 ℃时,部分氧气分子速率比较大,说明内部也有温度较高的区域
C.100 ℃时,速率在400~500 m/s区间内的分子数比速率在0~400 m/s区间内的分子数多
D.温度降低时,氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动
例2(多选)(2023·黑龙江哈师大附中高二期末)一定质量的氧气分子在温度T1和T2时,速率分布规律分别如图所示,已知T1<T2,下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ对应的温度为T2
B.曲线Ⅱ对应的氧气分子平均速率较大
C.与Ⅱ时相比,Ⅰ时氧气分子速率小的分子所占比例较大
D.从图可以得到任意速率区间的氧气分子数
三、气体压强的微观解释
1.如图所示,选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象,此次碰撞视为弹性碰撞,设气体分子的质量为m,初速度为v,规定初速度的方向为正方向。应用动量定理推导器壁受到一个分子撞击的作用力的表达式。
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