2020-2021學(xué)年第三節(jié) 氣體實驗定律的微觀解釋評課ppt課件

這是一份2020-2021學(xué)年第三節(jié) 氣體實驗定律的微觀解釋評課ppt課件，共35頁。PPT課件主要包含了平均速率，數(shù)密度，平均動能，氣體實驗定律，答案BD，答案C，答案小于不變，答案見解析，答案163N等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、氣體壓強的微觀解釋1．填一填(1)大量氣體分子頻繁碰撞器壁，產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，而單位面積上的壓力就是氣體的_____。(2)微觀角度看壓強變化規(guī)律①某容器中氣體分子的_________越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大。②若容器中氣體分子的________大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大。
2．判一判(1)密閉氣體的壓強是由氣體受到重力而產(chǎn)生的。( )(2)氣體的溫度越高，壓強就一定越大。( )(3)大氣壓強是由于空氣受重力產(chǎn)生的。( )
3．選一選一房間內(nèi)，上午10時的溫度為15 ℃，下午2時的溫度為25 ℃，假設(shè)大氣壓強無變化，則下午2時與上午10時相比較，房間內(nèi)的 (　　)A．空氣密度增大　　　B．空氣分子的平均動能增大C．空氣的壓強增大 D．空氣質(zhì)量增大解析：溫度升高，空氣分子的平均動能增大，平均每個分子對房間內(nèi)墻壁的作用力將變大，房間的空氣與外界相同，氣壓并未改變，可見房間內(nèi)單位體積內(nèi)的分子數(shù)一定減小，故房間內(nèi)空氣密度ρ空減小，房間內(nèi)空氣質(zhì)量m空＝ρ空·V隨之減小，故B正確。答案：B　
二、氣體實驗定律的微觀解釋　理想氣體1．填一填(1)氣體實驗定律的微觀解釋
2．判一判(1)實際氣體在常溫常壓下可看作理想氣體。( )(2)理想氣體是為了研究問題的方便提出的一種理想化模型。( )(3)一定質(zhì)量的理想氣體，體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，氣體的壓強一定減小。( )
3．想一想如圖所示的儲氣罐中存有高壓氣體，在其狀態(tài)發(fā)生變化時，還遵守氣體實驗定律嗎？低溫狀態(tài)下，氣體還遵守實驗定律嗎？為什么？提示：在高壓、低溫狀態(tài)下，氣體狀態(tài)發(fā)生改變時，將不會嚴(yán)格遵守氣體實驗定律，因為在高壓、低溫狀態(tài)下，氣體的狀態(tài)可能已接近或已達(dá)到液態(tài)，故氣體實驗定律將不再適用。
探究(一)　　氣體實驗定律的微觀解釋[問題驅(qū)動]中央電視臺在“科技之光”欄目中曾播放過這樣一個節(jié)目，把液氮倒入飲料瓶中，馬上蓋上蓋子并擰緊，人立即離開現(xiàn)場，一會兒飲料瓶就爆炸了。你能解釋一下原因嗎？提示：飲料瓶內(nèi)液氮吸熱后變成氮氣，分子運動加劇，氮氣分子的數(shù)密度增大，使瓶內(nèi)氣體分子頻繁持續(xù)碰撞瓶內(nèi)壁產(chǎn)生的壓強逐漸增大，當(dāng)瓶內(nèi)外的壓強差大于瓶子所承受限度時，飲料瓶發(fā)生爆炸?！　　　?
[重難釋解]1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強增大；體積增大，壓強減小。(2) 微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變，體積越小，分子的數(shù)密度越大，單位時間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強就越大，如圖所示。
2．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強增大；溫度降低，壓強減小。(2)微觀解釋：體積不變，則分子的數(shù)密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強增大，如圖所示。
3．蓋-呂薩克定律(1)宏觀表觀：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小。(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強不變，則需影響壓強的另一個因素，即分子的數(shù)密度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示。
典例1　(多選)對一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是 (　　)A．體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大B．溫度不變，壓強減小時，氣體的密度一定減小C．壓強不變，溫度降低時，氣體的密度一定減小D．溫度升高，壓強和體積都可能不變[解析]　根據(jù)氣體壓強、體積、溫度的關(guān)系可知，體積不變，壓強增大時，氣體的溫度升高，氣體分子的平均動能增大，選項A正確；溫度不變，壓強減小時，氣體體積增大，氣體的密集程度減小，B正確；壓強不變，溫度降低時，體積減小，氣體的密集程度增大，C錯誤；溫度升高，壓強、體積中至少有一個發(fā)生改變，D錯誤。[答案]　AB
氣體實驗定律的微觀解釋的方法(1)宏觀量溫度的變化對應(yīng)著微觀量分子的平均動能的變化，宏觀量體積的變化對應(yīng)著氣體分子的數(shù)密度的變化。(2)壓強的變化可能由兩個因素引起，即分子熱運動的平均動能和分子的數(shù)密度，可以根據(jù)氣體變化情況選擇相應(yīng)的實驗定律加以判斷。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，其體積增大、壓強減小，或體積減小、壓強增大，其原因是(　　)A．體積增大后，氣體分子的速率變小了B．體積減小后，氣體分子的速率變大了C．體積增大后，單位體積的分子數(shù)變少了D．體積減小后，單位時間內(nèi)撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)變多了解析：溫度不變，因此分子平均動能不變，體積增大后，單位體積的分子數(shù)變少，單位時間內(nèi)器壁單位面積上所受的分子平均撞擊力減小，氣體壓強減??；體積減小時，正好相反，即壓強增大，C、D正確，A、B錯誤。答案：CD
2．(多選)如圖，封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持體積不變，當(dāng)溫度升高時，以下說法正確的是(　　)A．氣體的密度增大B．氣體的壓強增大C．氣體分子的平均動能減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多
解析：由題圖可知B→C，氣體的體積增大，密度減小，A錯誤；C→A為等溫變化，分子平均速率vA＝vC，B錯誤；B→C為等壓過程，pB＝pC，F(xiàn)B＝FC，由題圖知，pA>pB，則FA>FB，C正確；A→B為等容降壓過程，密度不變，溫度降低，NA>NB，C→A為等溫壓縮過程，溫度不變，分子數(shù)密度增大，應(yīng)有NA>NC，D正確。答案：CD　
2．理想氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)一定質(zhì)量的某種理想氣體由初態(tài)(p1、V1、T1)變化到末態(tài)(p2、V2、T2)，因氣體遵從三個氣體實驗定律，我們可以從三個定律中任意選取其中兩個，通過一個中間狀態(tài)，建立兩個方程，解方程消去中間狀態(tài)參量便可得到理想氣體狀態(tài)方程，組合方式有6種，如圖所示。
4．氣體的三個實驗定律是理想氣體狀態(tài)方程的特例
典例2　 質(zhì)量M＝10 kg的缸體與質(zhì)量m＝4 kg的活塞，封閉一定質(zhì)量的理想氣體(氣體的重力可以忽略)，不漏氣的活塞被一勁度系數(shù)k＝20 N/cm的輕彈簧豎直向上舉起立于空中，如圖所示。環(huán)境溫度為T1＝1 500 K時被封氣柱長度L1＝30 cm，缸口離地的高度為h＝5 cm，若環(huán)境溫度變化時，缸體有良好的導(dǎo)熱性能。已知活塞與缸壁間無摩擦，彈簧原長L0＝27 cm，活塞橫截面積S＝2×10－3 m2，大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2，求環(huán)境溫度降到多少時氣缸著地，溫度降到多少時能使彈簧恢復(fù)原長。
[答案]　1 250 K　480 K
應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般思路(1)確定研究對象(某一部分氣體)，明確氣體所處系統(tǒng)的力學(xué)狀態(tài)。(2)弄清氣體狀態(tài)的變化過程。(3)確定氣體的初、末狀態(tài)及其狀態(tài)參量，并注意單位的統(tǒng)一。(4)根據(jù)題意，選用理想氣體狀態(tài)方程求解。若非純熱學(xué)問題，還要綜合應(yīng)用力學(xué)等有關(guān)知識列輔助方程。(5)分析討論所得結(jié)果的合理性及其物理意義。
[集訓(xùn)提能]1．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A(1,3)沿直線AB變化到C(3,1)，如圖所示，氣體在A、B、C三個狀態(tài)中的溫度之比是 (　　)A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶4∶3D．4∶3∶1
2．(2021·廣東高考)在高空飛行的客機上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強________(選填“大于”“小于”或“等于”)機場地面大氣壓強；從高空客艙到機場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體的分子平均動能________(選填“變大”“變小”或“不變”)。
3．(2021·廣東深圳二模)某同學(xué)設(shè)計了測量液體密度的裝置。如圖，容器左側(cè)開口，右側(cè)管豎直，上端封閉，導(dǎo)熱良好，管長L0＝1 m，粗細(xì)均勻，底部有細(xì)管與左側(cè)連通，初始時未裝液體?，F(xiàn)向左側(cè)容器緩慢注入某種液體，當(dāng)左側(cè)液面高度為h1＝0.7 m時，右管內(nèi)液柱高度h2＝0．2 m。已知右管橫截面積遠(yuǎn)小于左側(cè)橫截面積，大氣壓強p0＝1.0×105 Pa，取 g＝10 m/s2。
(1)求此時右管內(nèi)氣體壓強及該液體的密度；(2)若此時右管內(nèi)氣體溫度T＝260 K，再將右管內(nèi)氣體溫度緩慢升高到多少K時，剛好將右管中液體全部擠出？(不計溫度變化對液體密度的影響)
答案：(1)1.25×105 Pa　5×103 kg/m3　(2)351 K
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維(選自人教版新教材課后練習(xí))一個足球的容積是2.5 L。用打氣筒給這個足球打氣，每打一次都把體積為125 mL、壓強與大氣壓相同的氣體打進(jìn)足球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強與大氣壓相同，打了20次后足球內(nèi)部空氣的壓強是大氣壓的多少倍？你在得出結(jié)論時考慮到了什么前提？實際打氣時的情況能夠滿足你的前提嗎？
二、注重學(xué)以致用和思維建模1. “拔火罐”是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的一種治療手段。操作時，醫(yī)生用點燃的酒精棉球加熱一個小罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上(如圖)。設(shè)加熱后小罐內(nèi)的空氣溫度為80 ℃，當(dāng)時的室溫為20 ℃，大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，小罐開口部位的直徑請按照片中的情境估計。當(dāng)罐內(nèi)空氣變?yōu)槭覝貢r，小罐對皮膚的壓力大概有多大？不考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣體積變化的影響。解析：“拔火罐”時氣體發(fā)生等容變化初態(tài)：p1＝p0，T1＝(80＋273)K＝353 K末態(tài)：T2＝(20＋273)K＝293 K