【物理】分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容 課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容02分子熱運(yùn)動(dòng)分子動(dòng)理論問(wèn)題情境經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段探索歷程之后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，這種運(yùn)動(dòng)是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式——熱運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題：為什么能夠聞到沁人心脾的桂花香呢？熱學(xué)是研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科，是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分。物體是由大量分子組成的1.分子研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：組成物質(zhì)的微粒是分子、原子或者離子⑴定義：研究物體的熱運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律：組成物體的微粒統(tǒng)稱為分子格爾德·賓寧海因里希1981年由格爾德·賓寧及海因里希·羅雷爾在IBM位于瑞士蘇黎世的蘇黎世實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，兩位發(fā)明者因此與恩斯特·魯斯卡分享1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)掃描隧道顯微鏡亦稱為“掃描穿隧式顯微鏡”、“隧道掃描顯微鏡”，是一種利用量子理論中的隧道效應(yīng)探測(cè)物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的儀器。我國(guó)科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的排布圖圖中的每個(gè)亮斑都是一個(gè)碳原子

DNA分子結(jié)構(gòu)圖氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)圖顯微鏡下的遠(yuǎn)古細(xì)胞物體是由大量分子組成的放大上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型利用納米技術(shù)把鐵原子排成“師”字掃瞄隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像物體是由大量分子組成的2.分子的大小(1)極其微?。喝庋?、光顯微均不可見(jiàn)。掃描隧道顯微鏡可見(jiàn)單個(gè)分子或原子。(2)可用實(shí)驗(yàn)測(cè)量：分子看成小球，直徑數(shù)量級(jí)10－10m把地球的大小與一個(gè)蘋(píng)果的大小相比，那就相當(dāng)于將直徑為1cm的球與分子相比物體是由大量分子組成的油酸分子分子的簡(jiǎn)化模型把分子看做小球3.分子模型把固體和液體的單個(gè)分子可看成是一個(gè)小球兩種模型把氣體單個(gè)分子和其占有的空間當(dāng)作一個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)立方體的中心（近似處理方法）物體是由大量分子組成的①固體、液體小球模型

dddd計(jì)算固液體分子大小時(shí)，作為一個(gè)近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球，小球緊密排列在一起（忽略小球間的空隙）。則：分子的直徑②氣體立方體模型立方體模型：計(jì)算氣體分子大小時(shí)，把每個(gè)分子和其占有的空間當(dāng)作一個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)立方體中心，這個(gè)小立方體的邊長(zhǎng)等于分子間的平均距離.即：氣體分子間的平均距離物體是由大量分子組成的4.阿伏加德羅常數(shù)⑵數(shù)值：1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)是微觀世界的一個(gè)重要常數(shù)，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁⑶意義：⑴定義：NA＝6.02×1023mol－1微觀宏觀NA橋梁分子體積V0分子直徑d分子質(zhì)量m0物體的體積V0、摩爾體積Vm物質(zhì)的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物質(zhì)的密度ρNA分子質(zhì)量：分子體積：（氣體分子除外）分子數(shù)量：宏觀量微觀量宏觀量微觀量02分子熱運(yùn)動(dòng)分子動(dòng)理論二、分子熱運(yùn)動(dòng)1.擴(kuò)散現(xiàn)象不同物質(zhì)相互接觸時(shí)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。1）定義：溴蒸汽的擴(kuò)散3）原因：2）特點(diǎn)①物質(zhì)處于氣態(tài)、液液、固態(tài)都能夠發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。②溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。③濃度大處向濃度小處擴(kuò)散，且受“已進(jìn)入對(duì)方”的分子濃度的限制，當(dāng)進(jìn)入對(duì)方的分子濃度較低時(shí)，擴(kuò)散現(xiàn)象較為明顯。直接證明組成物質(zhì)的分子在不停地運(yùn)動(dòng)著。分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。4）意義：5）應(yīng)用：在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素。2.布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)觀察花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)

每隔30s記下它們花粉顆粒的位置，用折線分別依次連接這些點(diǎn)，如圖所示:1）圖中折線是否為花粉的運(yùn)動(dòng)徑跡？是否為水分子的運(yùn)動(dòng)徑跡？2）能否預(yù)測(cè)花粉顆粒下一時(shí)刻的位置？不是花粉運(yùn)動(dòng)軌跡，也不是水分子的運(yùn)動(dòng)徑跡，是花粉位置的連線。1）布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮在液體（或氣體）中的微小顆粒永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)。2）特點(diǎn)①布朗運(yùn)動(dòng)永不停息。②微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。③在任何溫度下都會(huì)發(fā)生，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。宏觀顆粒3）原因：大量液體(或氣體)分子對(duì)懸浮微粒撞擊作用的不平衡性造成的。間接地反映了液體(或氣體)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。4)意義：布朗運(yùn)動(dòng)的影響因素：顆粒的大小和溫度525045顆粒越小每一瞬間受到液體分子撞擊的數(shù)目少受力極易不平衡顆粒越大同時(shí)跟它撞擊的分子數(shù)多受力的平均效果互相平衡質(zhì)量大，慣性大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變顆粒越大越明顯還是越小越明顯？影響因素—顆粒大小布朗運(yùn)動(dòng)跟什么因素有關(guān)？顆粒小溫度高瞬間與微粒撞擊的分子數(shù)越少撞擊作用的的不平衡性越明顯液體分子運(yùn)動(dòng)越激烈布朗運(yùn)動(dòng)越明顯對(duì)布朗微粒撞擊頻率和強(qiáng)度越高綜上：顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象區(qū)別固體顆粒足夠小，懸浮在氣體或液體中.兩種不同物質(zhì)相互接觸，彼此進(jìn)入對(duì)方.溫度高低，顆粒大小.溫度高低，物質(zhì)的密度差，溶液的濃度差.是液體或氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映.是物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系

擴(kuò)散現(xiàn)象是分子運(yùn)動(dòng)的直接證明；布朗運(yùn)動(dòng)間接證明了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。把分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越激烈①布朗運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)的宏觀體現(xiàn)，熱運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)的微觀本質(zhì).②布朗運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)的間接反映，擴(kuò)散現(xiàn)象是熱運(yùn)動(dòng)的直接反映.1）定義：3）說(shuō)明2）特點(diǎn)：熱運(yùn)動(dòng)永不停息無(wú)規(guī)則03分子間的作用力分子動(dòng)理論分子間的作用力分子間存在著間隙分子間的作用力拉伸物體需要用力.引力作用把兩塊純凈的鉛壓緊，兩塊鉛就合在一起。壓縮物體要用力斥力作用固體和液體的體積很難被壓縮綜上所述：分子間引力和斥力是同時(shí)存在的！分子間的作用力F0r縱軸表示分子間的作用力正值表示F斥橫軸表示分子間的距離負(fù)值表示F引⑴分子間引力和斥力隨分子間距的變化曲線r0F斥F引①分子間的引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小，但斥力比引力變化更快

。②分子間的引力和斥力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。分子間的作用力分子力隨分子間距的變化規(guī)律0FF斥F引F分rr0①當(dāng)r=r0=10-10m時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，分子力F分＝0，分子處于平衡狀態(tài)。②當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)斥＜F引，分子力表現(xiàn)為引力。隨r

的增加，分子力先增大后減小。③當(dāng)r＜r0時(shí)，F(xiàn)斥＞F引，分子力表現(xiàn)為斥力。隨r的減小，分子力增大。④當(dāng)r＞10r0（10-9m）時(shí)，分子力等于0。10r0

分子間作用力是帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子的相互作用引起的。分子動(dòng)理論我們已經(jīng)知道：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。這就是分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容。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)理論由于分子熱運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，所以，對(duì)于任何一個(gè)分子而言，在每一時(shí)刻沿什么方向運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的速率等都具有偶然性；但是對(duì)于大量分子的整體而言，它們的運(yùn)動(dòng)卻表現(xiàn)出規(guī)律性。在本章第3節(jié)我們將研究分子運(yùn)動(dòng)速率的分布規(guī)律。典例：（多選）圖中實(shí)線為分子力隨兩分子間距離的變化圖像，虛線Ⅰ為分子間的斥力隨兩分子間距離的變化圖像，虛線Ⅱ?yàn)榉肿娱g的引力隨兩分子間距離的變化圖像，據(jù)此可知（）A．分子間同時(shí)存在相互作用的引力和斥力B．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小C．當(dāng)兩分子間的距離為r0時(shí)，分子間的引力和斥力都為零D．當(dāng)兩分子間的距離大于r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大不發(fā)生改變AB典例：