
如果我們把地球的大小與一個(gè)蘋(píng)果相比,那就相當(dāng)于將直徑1cm的球與分子相比。可見(jiàn),分子是及其微小的。我們?cè)?jīng)研究過(guò)物體的運(yùn)動(dòng),那么,構(gòu)成物體的微小分子是怎么運(yùn)動(dòng)的呢?
一、物體是由大量分子組成的
這里所說(shuō)的分子與化學(xué)中所說(shuō)的分子有何不同?
化學(xué)中講的分子是:保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒
物理中所說(shuō)的分子指的是:做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同規(guī)律的微粒,包括組成物質(zhì)的原子、離子或分子。
阿伏加德羅常數(shù)NA:1摩爾(ml)任何物質(zhì)所含的微粒數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù).
阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁
演示實(shí)驗(yàn):觀察所出現(xiàn)的現(xiàn)象并回答以下問(wèn)題
②擴(kuò)散現(xiàn)象產(chǎn)生的原因?
③影響擴(kuò)散快慢的因素是什么?
生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí),需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素,這就是在高溫條件下通過(guò)分子的擴(kuò)散來(lái)完成的
不同的物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象
物質(zhì)分子的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
演示實(shí)驗(yàn):用顯微鏡追蹤炭粒的運(yùn)動(dòng)。閱讀教材回答以下問(wèn)題。
②布朗運(yùn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的?
③布朗運(yùn)動(dòng)反映了誰(shuí)的運(yùn)動(dòng)?
懸浮在液體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
大量液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)懸浮在其中的微粒撞擊作用不平衡。
布朗運(yùn)動(dòng)本身不是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),但它間接地反映了液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
④追蹤一粒炭粒,每隔一段時(shí)間記下它們的位置,用折線分別依次連接這些點(diǎn),折線是否為炭粒的運(yùn)動(dòng)徑跡?是否為水分子的運(yùn)動(dòng)徑跡?
⑤布朗運(yùn)動(dòng)的快慢與哪些因素有關(guān)?
布朗運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度、顆粒大小有關(guān)。
在擴(kuò)散現(xiàn)象中,溫度越高,擴(kuò)散得越快。觀察布朗運(yùn)動(dòng),溫度越高,懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)就越明顯??梢?jiàn),分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)系,溫度越高,這種運(yùn)動(dòng)越劇烈。因此,我們把分子這種永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng)( thermal mtin)。溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。
練習(xí)1、(多選)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )A.?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別C.?dāng)U散現(xiàn)象宏觀上可以停止,但微觀上分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)依然存在D.?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都與溫度有關(guān)
擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的物質(zhì)的群體遷移,當(dāng)物質(zhì)在某一能到達(dá)的空間內(nèi)達(dá)到均勻分布時(shí),這種宏觀的遷移現(xiàn)象就結(jié)束了,但分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)依然存在。布朗運(yùn)動(dòng)是由于分子對(duì)懸浮微粒的不均勻撞擊所致,它不會(huì)停止,這兩種現(xiàn)象都與溫度有關(guān),溫度越高,現(xiàn)象越明顯;布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。
知識(shí)歸納:布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象的比較
固體微粒足夠小,懸浮在液體或氣體中
溫度的高低和微粒的大小
溫度的高低、物態(tài)形式、物質(zhì)的濃度差
是液體或氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映
它們都直接或間接證實(shí)了分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
演示:向A、B兩個(gè)量筒中分別倒入50mL的水和酒精,然后再將A量筒中的水倒入B量筒中,觀察混合后液體的體積。它說(shuō)明了什么問(wèn)題?
水和酒精混合后的總體積變小不。這表明液體分子間存在著空隙。再如,壓在一起的金塊和鉛塊,各自的分子能擴(kuò)散到對(duì)方的內(nèi)部,這表明固體分子之間也存在著空隙。分子間有空隙,大量分子卻能聚集在一起,這說(shuō)明分子之間存在著相互作用力。
當(dāng)用力拉伸物體時(shí),物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)勝反抗拉伸的作用力,此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為引力。當(dāng)用力壓縮物體時(shí),物體各部分之間會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的作用力,此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力。分子之間的引力或斥力都跟分子間距離有關(guān),那么,它們之間有怎樣的關(guān)系呢?
4、分子間的引力和斥力隨分子間距離的增大而減小。斥力變化的更快一些。
2、當(dāng)r = r0時(shí),F(xiàn)引=F斥,分子力F=0,處于平衡狀態(tài).
3、當(dāng)r > r0時(shí),F(xiàn)引 > F斥,分子力表現(xiàn)為引力.
1、當(dāng)r < r0時(shí),F(xiàn)引 < F斥,分子力表現(xiàn)為斥力.
練習(xí)2、分子間相互作用力由兩部分F引和F斥組成,則 ( )A.F引和F斥同時(shí)存在;B.F引和F斥都隨分子間距增大而減小;C. F引和F斥都隨分子間距增大而增大;D.隨分子間距增大,F(xiàn)斥減小,F(xiàn)引增大 。
分子間的引力和斥力隨分子間距離的增大而減小。斥力變化的更快一些。
分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容:①物體是由大量分子組成的;②分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng);③分子之間存在著相互作用力。在熱學(xué)研究中常常以這樣的基本內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn),把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。這樣建立的理論叫作分子動(dòng)理論。
練習(xí)3、(多選)關(guān)于分子動(dòng)理論,下述說(shuō)法正確的是( )A.物體是由大量分子組成的B.分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.分子間有相互作用的引力或斥力D.分子動(dòng)理論沒(méi)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
練習(xí)4、當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )A.兩種氣體分子的平均動(dòng)能相等B.氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率C.氫氣分子的平均動(dòng)能大于氧氣分子的平均動(dòng)能D.兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能不相等
溫度相同,兩種氣體分子的平均動(dòng)能相等
因兩種氣體分子的質(zhì)量不同,而分子的平均動(dòng)能相等,所以分子質(zhì)量大的(氧氣)分子平均速率小
由于兩種氣體的摩爾質(zhì)量不同,物質(zhì)的量不同(質(zhì)量相同),分子數(shù)目就不等,故總動(dòng)能不相等
練習(xí)5、下列關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是( )A.熱運(yùn)動(dòng)是物體受熱后所做的運(yùn)動(dòng)B.0 ℃的物體中的分子不做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.熱運(yùn)動(dòng)是單個(gè)分子的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D.熱運(yùn)動(dòng)是大量分子的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
熱運(yùn)動(dòng)是大量分子所做的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),不是單個(gè)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
分子的熱運(yùn)動(dòng)永不停息,因此0 ℃的物體中的分子仍在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
練習(xí)6、(多選)如圖所示是做布朗運(yùn)動(dòng)的小顆粒的運(yùn)動(dòng)路線記錄的放大圖,以小顆粒在A點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),每隔30 s記下小顆粒的一個(gè)位置,得到B、C、D、E、F、G等點(diǎn),關(guān)于小顆粒在75 s末時(shí)的位置,以下敘述中正確的是( )
A.一定在CD連線的中點(diǎn)B.一定不在CD連線的中點(diǎn)C.可能在CD連線靠近C的位置D.可能在CD連線上,但不一定是CD連線的中點(diǎn)
記下顆粒的一個(gè)位置,其連線并不是小顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡
練習(xí)7、如圖所示,設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng),另一分子可位于正x軸上不同位置處,圖中縱坐標(biāo)表示這兩個(gè)分子間分子力的大小,兩條曲線分別表示斥力或引力的大小隨兩分子間距離變化的關(guān)系,e為兩曲線的交點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.a(chǎn)b線表示引力,cd線表示斥力,e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10-15 mB.a(chǎn)b線表示斥力,cd線表示引力,e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10-10 mC.a(chǎn)b線表示引力,cd線表示斥力,e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10-10 mD.a(chǎn)b線表示斥力,cd線表示引力,e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10-15 m
分子間斥力的大小隨兩分子間距離變化比引力快,所以圖中曲線ab表示斥力,cd表示引力,e點(diǎn)引力和斥力平衡,分子間距為r0,數(shù)量級(jí)為10-10 m。
物體是由大量分子組成的
分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
分子之間存在著相互作用力
二、分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
三、分子之間存在著相互作用力
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