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1、- 1 - 专题52 分子动理论 油膜法估测分子大小 1.掌握分子动理论的基本内容. 2.知道内能的概念. 3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化 1 物体是由大量分子组成的 (1)多数分子大小的数量级为10 10m. (2)一般分子质量的数量级为10 26kg. 2 分子永不停息地做无规则热运动 (1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象温度越高，扩散越快 (2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动布朗 运动反映了液体内部的分子的无规则运动颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧 烈 3 分子间存在着相互作用力 (1)分子间同时存在引力和
2、斥力，实际表现的分子力是它们的合力 (2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快 4温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 5两种温标：摄氏温标和热力学温标关系：Tt273.15 K. 6分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能； (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动 能的标志； (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和 7分子的势能 (1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能 (2)分子势能的决定因素： 微观上决定于分子间距离和分子排列情况； 宏观上决定于体积和状
3、态 8物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量- 2 - (2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关(选填“有关”或“无关”) 考点一 分子动理论 1.微观量的估算 （1）微观量：分子体积V 0 、分子直径d、分子质量m 0 。 （2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积V m 、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度。 （3） 关系 分子的质量： A m A N V N M m 0 。 分子的体积： A A m N M N V V 0 物体所含的分子数： A m A m N V m N V V N 或
4、A A N M V N M m N （4）两种模型 球体模型直径为 3 0 6 V d 。 立方体模型边长为 3 0 V d 特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的分子的体积，仅适用于固体和 液体，对气体不适用。 对于气体分子，d 的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距 3 V0 离。 2.布朗运动与分子热运动 布朗运动 热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 区别 是固体小颗粒的运动，是 比分子大得多的分子团的 运动，较大的颗粒不做布 朗运动，但它本身的以及 周围的分子仍在做热运动 是指分子的运动，分子 无论大小都做热运动， 热运动不能通过光学显 微镜直接观察
5、到 共同点 都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变- 3 - 得更加激烈，都是肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞 击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映 特别提醒： （1）扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种 物质之间。 （2）布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映 3.分子间作用力 分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“分子力”是引力与斥力的合力分子间的 引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得 较快如图所示。 (1)当rr 0 时，F 引 F 斥 ，F0
6、； (2)当rr 0 时，F 引 和F 斥 都随距离的增大而减小，但F 引 F 斥 ，F表现为引力； (4)当r10r 0 (10 9m)时，F 引 和F 斥 都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F0)。 重点归纳 阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁 典型案例列关于分子热运动的说法中正确的是（ ） A布朗运动就是液体分子的热运动 B气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力- 4 - C对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定减小 D如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大 【答案】D 【名师点睛】本题是对分子
7、运动的考查，要知道物质是由分子构成的，分子在永不停息地做 无规则的运动；分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子运动越快；题目难度不大， 属于基础知识的考查，需要有扎实的基本功。 针对练习1如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上。甲分子对乙分子 的作用力F与两分子间距离关系如图中曲线所示。现把乙分子从a处逐渐向甲分子靠近，则 A乙分子从a到b过程中，分子力增大，分子间势能增大 B乙分子从a到c过程中，分子力先增大后减小，分子间势能一直减小 C乙分子从b到d过程中，分子力先减小后增大，分子间势能一直增大 D乙分子从c到d过程中，分子力增大，分子间势能减小 【答案】B 【解析】分子力
8、做功等于分子势能的减小量，从a到c的过程中，分子力为引力，做正功， 故分子势能减小，分子力先增大后减小，从c到d过程中，分子力为斥力，分子力做负功， 故分子势能增加，分子力减小，B正确； 【名师点睛】由图可知分子间的作用力的合力，则由力和运动的关系可得出物体的运动情况， 由分子力做功情况可得出分子势能的变化情况 针对练习2（多选）若以表示某气体的摩尔质量，V表示其摩尔体积，表示其密度， A N 为阿伏伽德罗常数，m、 V 分别表示每个气体分子的质量和体积，下列关系中正确的有 A A V N m B V C A m N D A V V N 【答案】AC- 5 - 【名师点睛】本题主要考察气体阿伏
9、伽德罗常数的计算，重点明确分子的体积并不是所占空 间的体积属于基础题目 考点二 物体的内能 1.分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离 的关系为： (1)当rr 0 时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大； (2)当rr 0 时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大； (3)当rr 0 时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分 子势能为零； (4)分子势能曲线如图所示。 要记住分子间作用力和分子势能的特点和规律，理解高中物理课本中分子间作用力与分子距 离的关系图和
10、两分子系统的分子势能跟分子距离的关系图，抓住关键点：分子间距等于r 0时分子势能最小。 2.内能的决定因素 (1)微观决定因素：分子势能、分子的平均动能和分子个数。 (2)宏观决定因素：物体的体积、物体的温度、物体所含物质的多少(即物质的量)。 3.解有关“内能”的题目，应把握以下几点： (1)温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，它与单个分子的动能及物体 的动能无任何关系； (2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序的运动状 态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 重点归纳 判断分子势能变化的两种方法 方法一：根据分子力做功判断：分子力做正
11、功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增- 6 - 加 方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断如图所示 (2)分析物体的内能问题应当明确以下几点 内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法 决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系 通过做功或热传递可以改变物体的内能 温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同 典型案例下列说法正确的是 A悬浮在液体中微粒越小，布朗运动越明显 B高温下自行车爆胎现象说明轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大 C相等质量的0的水和0的冰内能相同 D一定质量的理想气体从外界吸收热量受，其内能一定增加 【答案
12、】A 【名师点睛】该题涉及知识较多，重点掌握内能的改变方式；压强的微观含义，布朗运动， 关键是对知识点熟识，热学这块知识点较多，但不是很难，需要理解加记忆去学习 针对练习1对一定量的理想气体，下列说法正确的是（ ） A气体体积是指所有气体分子的体积之和 B气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高 C当气体膨胀时，气体的分子势能减小，因而气体的内能一定减少 D气体的压强是由气体分子的重力产生的，在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没 有压强 【答案】B- 7 - 【名师点睛】此题考查的是热学中的关于气体的几个知识点；要知道由于气体分子间距较大， 所以气体的体积实际上是气体运动占据的空间；由于气
13、体分子力近似为零，故分子力近似为 零，分子势能为零；气体的压强是由大量的气体分子对器壁的频繁的碰撞产生的。 针对练习21 g 100 的水和1 g 100 的水蒸气相比较，下述说法中正确的是( ) A分子的平均动能与分子的总动能都相同 B分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C内能相同 D1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能 【答案】AD 【解析】 分子动能与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，100的水与1g 100 的水蒸气温度相同，故分子的平均动能相同和总动能都相同故A正确，B错误；1g 100 的水要变为1g 100的水蒸气，吸收热量，温度不变，但
14、内能增大，故C错误，D正确故 选AD。 【名师点睛】此题考查了对内能的里理解，要分析内能的变化，需分析出分子动能和分子势 能的变化；内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，一切物体都有内 能；分子动能与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。 考点三 实验：油膜法估测分子大小 1.实验原理 油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的直径根据配制的酒精油 酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，测出这滴溶液形成薄膜的面积S，即可算 出油酸的厚度d= S V ，即油酸分子的直径 2.几点说明： （1）酒精油酸溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会
15、给实验带来较大误差。 （2）利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差为减小误差，不 足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个方格边长的单位越小，计算出的面积越精确。 （3）测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，体积观测不准确会带来很大误差，注意正确的读- 8 - 取体积的方法，应选用内径小的量筒。 （4）油膜形状的画线不准会带来误差。 典型案例在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL 溶液中有纯油酸0. 6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的 浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方 形方格的边长为1 cm，试求： (1）油酸膜的面积是 cm 2; (2）实验测出油酸分子的直径是 m;（结果保留两位有效数字） (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？ 。 【答案】(1)113115都对； （2)6.510 -10 6.610 -10 都对；(3)这样做的目的是为了让油膜 在水面上形成单分子薄膜 【名师点睛】此题考查了用油膜法测分子直径的实验；求油膜面积时要注意，不到半个格的 要舍去，超过半个格的算一个格，数出油膜轮廓的格数，然后乘以每一个格的面积得到油膜 的面积；求油的体积时要注意
