分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容 高二下學(xué)期物理人教版2019選擇性必修三

分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容物體是由大量分子組成的1.分子⑴定義：研究化學(xué)性質(zhì)：物質(zhì)組成微粒，分子、原子、或者離子。研究熱學(xué)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律：分子、原子、或者離子這些微粒統(tǒng)稱為分子。掃描隧道顯微鏡石墨表面原子的排布圖

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。

⑵分子模型：球體立方體4

一片葉子放大6倍放大700倍放大4000倍放大20000倍放大50000000倍

物體是由大量分子組成的阿伏加德羅常數(shù)NA：1摩爾（mol）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．

宏觀量物質(zhì)的摩爾質(zhì)量Mmol物質(zhì)的體積V物質(zhì)的摩爾體積Vmol物質(zhì)的密度ρ物質(zhì)的摩爾數(shù)n物質(zhì)的質(zhì)量m物質(zhì)的體積V物質(zhì)的摩爾體積Vmol微觀量單分子質(zhì)量m0單分子體積V0分子的直徑d分子數(shù)N

有關(guān)計(jì)算：（1）已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量Mmol，可求出分子質(zhì)量m0：（其中，Vmol

為摩爾體積,

為物質(zhì)的密度）

（2）已知物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）n，可求出物體所含分子的數(shù)目N．

（3）已知物質(zhì)的摩爾體積Vmol

，可求出分子的體積V0(只適用于固體、液體)分子模型固體、液體小球模型dddd氣體立方體模型ddd（d為分子直徑，V0固液分子體積）（d為分子間間距，V0氣體分子所占空間體積）分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)

擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用（例如對(duì)流、重力作用等）引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

擴(kuò)散

從許多實(shí)驗(yàn)和生活現(xiàn)象中我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方。在物理學(xué)中，人們把這類現(xiàn)象叫作擴(kuò)散

例如，圖1.1-2中的鹵蛋，醬油里的色素分子擴(kuò)散到了雞蛋清內(nèi)

擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的證據(jù)之一。分子熱運(yùn)動(dòng)

擴(kuò)散現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)中有很多應(yīng)用。例如，在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，需要在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素。

這一過(guò)程可以在高溫條件下通過(guò)分子的擴(kuò)散來(lái)完成。分子熱運(yùn)動(dòng)

演示：用顯微鏡觀察炭粒的運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)

19世紀(jì)初，一些人觀察到，懸浮在液體中的小顆?？傇诓煌５剡\(yùn)動(dòng)。1827年，英國(guó)植物學(xué)家布朗首先在顯微鏡下研究了這種運(yùn)動(dòng)。下面我們做一個(gè)類似的實(shí)驗(yàn)。

如圖1.1-3，取1滴用水稀釋的碳素墨汁，滴在載玻片上，蓋上蓋玻片，放在高倍顯微鏡下觀察小炭粒的運(yùn)動(dòng)情況。調(diào)節(jié)顯微鏡的放大倍數(shù)，如調(diào)節(jié)至400倍或1000倍，觀察懸濁液中小炭粒的運(yùn)動(dòng)情況。目鏡中觀察的結(jié)果可以通過(guò)顯示器呈現(xiàn)出來(lái)。分子熱運(yùn)動(dòng)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，小炭粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的改變懸濁液的溫度。重復(fù)上述操作，觀察懸濁液中小炭粒的運(yùn)動(dòng)情況。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察可知，溫度越高，小炭粒的運(yùn)動(dòng)越明顯分子熱運(yùn)動(dòng)如果在顯微鏡下追蹤一顆小炭粒的運(yùn)動(dòng)，每隔30s把炭粒的位置記錄下來(lái)，然后用線段把這些位置按時(shí)間順序依次連接起來(lái)，便可以得到一條類似于圖1.1-4中某一顆微粒運(yùn)動(dòng)的位置連線（注意不是微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡）。這表明微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的。實(shí)際上，就是在30s內(nèi)，微粒的運(yùn)動(dòng)也是極不規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)當(dāng)時(shí)布朗觀察的是懸浮在水中的花粉微粒。他起初認(rèn)為，微粒的運(yùn)動(dòng)不是外界因素引起的，而是其自發(fā)的運(yùn)動(dòng)。是不是因?yàn)橹参镉猩女a(chǎn)生了這樣的運(yùn)動(dòng)？布朗用當(dāng)時(shí)保存了上百年的植物標(biāo)本，取其微粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他還用了一些沒有生命的無(wú)機(jī)物粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果是，不管哪一種微粒，只要足夠小，就會(huì)發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)；微粒越小，運(yùn)動(dòng)就越明顯。

這說(shuō)明微粒的運(yùn)動(dòng)不是生命現(xiàn)象。后人把懸浮微粒的這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)

思考與討論：為什么花粉微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的？為什么微粒越小，它的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越明顯？在顯微鏡下看起來(lái)連成一片的液體，實(shí)際上是由許許多多分子組成的，液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不斷地撞擊微粒。在某一瞬間，微粒在某個(gè)方向受到的撞擊作用較強(qiáng)；在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強(qiáng)，這樣就引起了微粒無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易被改變，因而，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。如果懸浮在液體中的微粒很大，在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)很多，各個(gè)方向的撞擊作用接近平衡，這時(shí)就很難觀察到布朗運(yùn)動(dòng)了。分子熱運(yùn)動(dòng)

熱運(yùn)動(dòng)

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?，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)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)無(wú)法直接觀察。懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)并不是分子的運(yùn)動(dòng)，但這一現(xiàn)象可以間接地反映液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性分子間的作用力分子間的作用力1.分子間有空隙向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？總體積變小說(shuō)明液體分子間存在著空隙水酒精分子間的作用力1.分子間有空隙金鉛塊擴(kuò)散氣體易壓縮總體積變小固體和液體的分子間隙較小氣體分子的間隙大②分子之間存在著相互作用力分子間有間隙，大量分子卻能聚集在一起①組成物質(zhì)的分子之間存在間隙分子間的作用力2.分子間有相互作用力思考1：既然分子在不停的做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明分之間有空隙。那么固體和液體中的分子為什么不會(huì)飛散開，而總是聚合在一起，保持一定的體積呢？分子之間應(yīng)該存在一種吸引力思考2：為什么壓縮固體和液體很困難？分子之間應(yīng)該存在一種斥力思考3：為什么分子間有引力和斥力呢？分子是由原子組成的。原子內(nèi)部有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間的作用力就是由這些帶電粒子的相互作用引起的。把兩塊純凈的鉛壓緊，兩塊鉛就合在一起分子間引力和斥力是同時(shí)存在的！分子間的作用力FrOF引F斥引力斥力的合力分子力r0縱軸表示分子間的作用力橫軸表示分子間的距離分子間引力和斥力隨分子間距的變化曲線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間引力和斥力隨分子間距的變化曲線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①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?、郛?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時(shí)，分子力等于0分子動(dòng)理論物質(zhì)是由大量分子組成的1分子永不停息地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)2分子之間存在著