分子的熱運(yùn)動(dòng)課件

分子的熱運(yùn)動(dòng)物質(zhì)是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，稱為熱運(yùn)動(dòng)。熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)內(nèi)部的一種宏觀表現(xiàn)，它與溫度密切相關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。什么是熱運(yùn)動(dòng)1物質(zhì)微觀粒子物質(zhì)是由大量微觀粒子構(gòu)成，包括原子、分子或離子。2無規(guī)則運(yùn)動(dòng)這些粒子在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這就是熱運(yùn)動(dòng)。3宏觀表現(xiàn)宏觀上表現(xiàn)為物質(zhì)的溫度，溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)無規(guī)則性分子熱運(yùn)動(dòng)沒有規(guī)律，各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相同，速度也無規(guī)律變化。永不停息分子熱運(yùn)動(dòng)永不停止，即使在絕對零度以下，也會(huì)有微弱的運(yùn)動(dòng)。與溫度有關(guān)溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，平均動(dòng)能越大。相互作用分子之間發(fā)生碰撞和相互作用，影響運(yùn)動(dòng)方向和速度。物質(zhì)粒子的熱運(yùn)動(dòng)物質(zhì)是由大量微小的粒子構(gòu)成的，這些粒子處于不停的運(yùn)動(dòng)之中，這種運(yùn)動(dòng)稱為熱運(yùn)動(dòng)。物質(zhì)粒子熱運(yùn)動(dòng)的程度與溫度有關(guān)，溫度越高，粒子運(yùn)動(dòng)越劇烈。熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的一種普遍現(xiàn)象，它影響著物質(zhì)的許多性質(zhì)，例如物質(zhì)的體積、密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等。分子的熱運(yùn)動(dòng)過程無規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。方向、速度時(shí)刻變化。相互碰撞分子間不斷碰撞，改變運(yùn)動(dòng)方向和速度。能量傳遞碰撞傳遞能量，影響速度和方向。宏觀表現(xiàn)為溫度。宏觀現(xiàn)象熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致擴(kuò)散、蒸發(fā)等現(xiàn)象。分子的熱運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)1無規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子在空間中隨機(jī)移動(dòng)。2碰撞分子之間不斷發(fā)生碰撞。3速度變化碰撞改變了分子運(yùn)動(dòng)速度。分子的直線運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)的一種重要表現(xiàn)形式。它指的是分子在空間中不斷地、無規(guī)則地移動(dòng)，并與周圍的分子發(fā)生碰撞。分子熱運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指分子繞其質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)形式。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與分子的形狀、結(jié)構(gòu)和溫度有關(guān)。1旋轉(zhuǎn)能級分子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的能量是量子化的，存在不同的旋轉(zhuǎn)能級。2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于其質(zhì)量分布和幾何形狀。3旋轉(zhuǎn)速度分子的旋轉(zhuǎn)速度與溫度有關(guān)，溫度越高，旋轉(zhuǎn)速度越快。分子的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)1原子間振動(dòng)分子是由原子組成的，原子之間通過化學(xué)鍵連接在一起。振動(dòng)運(yùn)動(dòng)指的是原子在平衡位置附近做周期性的來回運(yùn)動(dòng)。2振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率取決于原子間的鍵力和原子質(zhì)量，不同分子具有不同的振動(dòng)頻率。3能量變化振動(dòng)運(yùn)動(dòng)伴隨著能量的變化，振動(dòng)頻率越高，能量越大。分子可以吸收或釋放能量來改變振動(dòng)狀態(tài)。分子的熱運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)無規(guī)則性分子熱運(yùn)動(dòng)沒有固定方向，在空間中隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)分子都在不停地運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和速度不斷變化。永不停息分子熱運(yùn)動(dòng)永不停息，即使溫度很低，分子也始終保持著微弱的運(yùn)動(dòng)。分子熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的基本屬性之一。無序性分子熱運(yùn)動(dòng)是無序的，無法預(yù)測單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，只能通過統(tǒng)計(jì)的方法描述其整體運(yùn)動(dòng)趨勢。分子熱運(yùn)動(dòng)的作用擴(kuò)散現(xiàn)象氣體分子運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散到各個(gè)角落。物質(zhì)狀態(tài)變化分子運(yùn)動(dòng)速度，影響物質(zhì)狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)分子運(yùn)動(dòng)碰撞，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。熱傳遞分子運(yùn)動(dòng)傳遞熱能。熱運(yùn)動(dòng)對性質(zhì)的影響物質(zhì)狀態(tài)分子的熱運(yùn)動(dòng)決定了物質(zhì)的狀態(tài)，例如固體、液體和氣體。體積變化溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致物質(zhì)膨脹。物質(zhì)密度密度隨溫度變化，高溫時(shí)密度減小，低溫時(shí)密度增大。物質(zhì)性質(zhì)溫度影響化學(xué)反應(yīng)速率、溶解度和蒸氣壓等性質(zhì)。熱運(yùn)動(dòng)對化學(xué)反應(yīng)的影響碰撞頻率分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，碰撞頻率越高，化學(xué)反應(yīng)速率也越快。活化能熱運(yùn)動(dòng)提供能量，使反應(yīng)物分子更容易達(dá)到活化能，從而加速化學(xué)反應(yīng)。平衡常數(shù)熱運(yùn)動(dòng)影響平衡常數(shù)，進(jìn)而改變化學(xué)反應(yīng)的平衡位置。影響熱運(yùn)動(dòng)的因素溫度溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。溫度是衡量分子平均動(dòng)能的指標(biāo)。壓力壓力越大，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。壓力是分子之間相互作用力的體現(xiàn)。溫度對熱運(yùn)動(dòng)的影響溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，平均動(dòng)能越大。溫度是衡量分子平均動(dòng)能的物理量。溫度越低分子運(yùn)動(dòng)越緩慢，平均動(dòng)能越小。當(dāng)溫度降至絕對零度時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)將停止。溫度變化會(huì)影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，例如密度、粘度、溶解度等。溫度升高會(huì)加速化學(xué)反應(yīng)速率，因?yàn)闇囟壬邥?huì)增加反應(yīng)物的動(dòng)能，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。壓力對熱運(yùn)動(dòng)的影響11.壓力與分子間距外部壓力增大時(shí)，氣體分子會(huì)被壓縮，分子間距減小，碰撞頻率增加。22.壓力與運(yùn)動(dòng)速度壓力升高會(huì)導(dǎo)致分子熱運(yùn)動(dòng)速度加快，碰撞更頻繁，能量傳遞更迅速。33.壓力與熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度氣體分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體壓力越大，反之亦然。物質(zhì)狀態(tài)對熱運(yùn)動(dòng)的影響氣體氣體分子間距離較大，相互作用力弱，熱運(yùn)動(dòng)劇烈。液體液體分子間距離比氣體小，相互作用力比氣體強(qiáng)，熱運(yùn)動(dòng)相對較弱。固體固體分子間距離很小，相互作用力很強(qiáng)，熱運(yùn)動(dòng)最弱。分子質(zhì)量對熱運(yùn)動(dòng)的影響質(zhì)量與能量分子質(zhì)量影響其動(dòng)能，質(zhì)量大的分子動(dòng)能小，運(yùn)動(dòng)緩慢。質(zhì)量小的分子動(dòng)能大，運(yùn)動(dòng)迅速。溫度影響相同溫度下，質(zhì)量大的分子運(yùn)動(dòng)速度較慢，而質(zhì)量小的分子運(yùn)動(dòng)速度較快。擴(kuò)散速率質(zhì)量小的分子擴(kuò)散速度快，質(zhì)量大的分子擴(kuò)散速度慢。反應(yīng)速率質(zhì)量小的分子反應(yīng)速率快，質(zhì)量大的分子反應(yīng)速率慢。分子間作用力對熱運(yùn)動(dòng)的影響吸引力與斥力分子間作用力包括吸引力和斥力。吸引力使分子聚集在一起，而斥力阻止分子無限接近。吸引力減弱，分子更容易分離，熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈。影響熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度分子間作用力的大小直接影響熱運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度。分子間作用力越強(qiáng)，分子運(yùn)動(dòng)越緩慢，熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越低，反之亦然。熱運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)的相變固態(tài)到液態(tài)固態(tài)物質(zhì)在吸收熱量后，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，克服分子間引力，從固定位置變?yōu)樽杂梢苿?dòng)，發(fā)生熔化。液態(tài)到氣態(tài)液態(tài)物質(zhì)在吸收熱量后，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，克服液面表面張力，從液體表面逸出，發(fā)生汽化。氣態(tài)到液態(tài)氣態(tài)物質(zhì)在放出熱量后，分子熱運(yùn)動(dòng)減弱，分子間距離縮短，發(fā)生液化。氣態(tài)到固態(tài)氣態(tài)物質(zhì)在放出熱量后，分子熱運(yùn)動(dòng)減弱，直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，發(fā)生凝華。氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)1無規(guī)則運(yùn)動(dòng)氣體分子在空間中高速、無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)，沒有固定方向。2自由運(yùn)動(dòng)氣體分子之間距離較大，相互作用力較弱，可以自由運(yùn)動(dòng)。3平均動(dòng)能氣體分子具有平均動(dòng)能，其大小與溫度成正比。4碰撞頻繁氣體分子之間頻繁碰撞，相互傳遞能量。固體分子的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)固定位置固體分子在晶格中以特定位置排列，僅在平衡位置附近振動(dòng)。振動(dòng)運(yùn)動(dòng)分子以平衡位置為中心進(jìn)行振動(dòng)，振幅和頻率取決于溫度。短程有序固體分子之間的距離相對較小，排列規(guī)則，但僅限于短程。液體分子的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)無固定位置液體分子在容器中可以自由移動(dòng)，沒有固定位置，但彼此間存在著較強(qiáng)的相互作用力。運(yùn)動(dòng)自由度大液體分子可以進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)自由度比固體大，但比氣體小。分子排列無序液體分子之間保持著一定距離，但沒有規(guī)則的排列，排列比較混亂，因此液體有流動(dòng)性。熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度液體分子的熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度介于氣體和固體之間，隨溫度升高而增強(qiáng)。熱運(yùn)動(dòng)與化學(xué)平衡化學(xué)平衡可逆反應(yīng)中，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度保持不變的狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，反應(yīng)仍在進(jìn)行，但正逆反應(yīng)速率相等，體系的宏觀性質(zhì)保持不變。熱運(yùn)動(dòng)影響分子熱運(yùn)動(dòng)提供反應(yīng)所需的能量，影響反應(yīng)速率。溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，反應(yīng)速率加快，平衡向吸熱方向移動(dòng)。熱運(yùn)動(dòng)與化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率熱運(yùn)動(dòng)直接影響著反應(yīng)物的碰撞頻率和有效碰撞次數(shù)，從而影響化學(xué)反應(yīng)速率。溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，反應(yīng)速率越快。活化能熱運(yùn)動(dòng)可以提供活化能，使反應(yīng)物分子更容易克服能量勢壘，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，越容易克服活化能，反應(yīng)速率越快?；瘜W(xué)平衡熱運(yùn)動(dòng)影響著正逆反應(yīng)速率，最終影響化學(xué)平衡狀態(tài)。溫度升高，正逆反應(yīng)速率都加快，但正反應(yīng)速率加快幅度更大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。熱運(yùn)動(dòng)與生命過程1生命活動(dòng)基礎(chǔ)分子熱運(yùn)動(dòng)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，提供能量和驅(qū)動(dòng)各種生化反應(yīng)。2物質(zhì)運(yùn)輸熱運(yùn)動(dòng)促進(jìn)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)外、器官之間以及血液循環(huán)中的運(yùn)輸和交換。3酶催化熱運(yùn)動(dòng)提高酶與底物的碰撞頻率，加速反應(yīng)速率，維持生命代謝。4維持溫度熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量保持體溫恒定，為生命活動(dòng)提供適宜的環(huán)境。熱運(yùn)動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換太陽能太陽能是一種清潔能源，它來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，并將熱能轉(zhuǎn)化為光能。風(fēng)能風(fēng)能是地球表面熱能不均勻分布產(chǎn)生的，它將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。水能水能來源于太陽能，它將太陽能轉(zhuǎn)化為水的勢能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為動(dòng)能?；剂匣剂鲜枪糯镞z骸經(jīng)過長時(shí)間的轉(zhuǎn)化而形成的，它將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。熱運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)是由原子和分子組成的，而原子和分子處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)之中。分子的熱運(yùn)動(dòng)決定著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，如固體、液體和氣體。熱運(yùn)動(dòng)的影響熱運(yùn)動(dòng)影響著物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度和硬度。熱運(yùn)動(dòng)也影響著物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如化學(xué)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)。熱運(yùn)動(dòng)與宇宙演化宇宙大爆炸宇宙起源于大爆炸，高溫高密度的物質(zhì)迅速膨脹冷卻，形成宇宙。恒星演化恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)產(chǎn)生能量，驅(qū)動(dòng)恒星演化，最終形成黑洞或白矮星。星系演化星系是由恒星、星云和暗物質(zhì)組成的龐大結(jié)構(gòu)，不斷發(fā)生演化。行星形成行星是在星云中形成的，其演化過程受到熱運(yùn)動(dòng)和引力的影響。熱運(yùn)動(dòng)研究的實(shí)驗(yàn)方法11.顯微鏡觀察法利用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察微觀粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)方式。22.布朗運(yùn)動(dòng)法觀察懸浮在液體或氣體中的微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而間接了解液體或氣體中分子的熱運(yùn)動(dòng)。33.擴(kuò)散現(xiàn)象法研究物質(zhì)在溶液、氣體或固體中擴(kuò)散的速率，從而了解物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)的快慢。44.熱力學(xué)方法利用熱力學(xué)定律和理論來推算和分析物質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律。熱運(yùn)動(dòng)研究的應(yīng)用領(lǐng)域材料科學(xué)熱運(yùn)動(dòng)研究可以幫助理解材料的性能，例如材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和導(dǎo)熱性?；瘜W(xué)工程了解分子的熱運(yùn)動(dòng)