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第一章 分子动理论
作者:学科网
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CONTENTS
一、分子动理论
二、用油膜法估测分子的大小
一、分子动理论
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径(视为球模型):数量级为 m;
②分子的质量:数量级为10-26 kg.
(2)阿伏加德罗常数
①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA= mol-1;
②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.
10-10
6.02×1023
2.分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象
①定义: 物质能够彼此进入对方的现象;
②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度 ,扩散现象越明显.
(2)布朗运动
①定义:悬浮在液体中的 的永不停息的无规则运动;
②实质:布朗运动反映了 的无规则运动;
③特点:颗粒越 ,运动越明显;温度越 ,运动越剧烈.
不同
越高
小颗粒
液体分子
小
高
(3)热运动
①分子的永不停息的 运动叫做热运动;
②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈.
3.分子间同时存在引力和斥力
(1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是 存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的 ;
(2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 ,随分子间距离的减小而 ,但斥力比引力变化得 ;
无规则
同时
合力
减小
增大
快
(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图1所示)
图1
由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知:
①当r=r0时,F引=F斥,分子力为 ;
②当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为 ;
③当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为 ;
④当分子间距离大于10r0(约为10-9 m)时,分子力很弱,可以忽略不计.
零
引力
斥力
【典例1】空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N;
(2)一个水分子的直径d.
答案 (1)3×1025个 (2)4×10-10 m
水分子数:N=nNA
解析 建立水分子的球模型.
联立解得d≈4×10-10 m.
【典例2】(多选)下列选项正确的是
A.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动
C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
E.当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小
解析 温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击越容易不平衡,则它的布朗运动就越显著,A正确;
布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,B错误;
扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,C错误,D正确;
当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小,E正确.
【典例3】(多选)(2017·全国卷Ⅰ·33(1))氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图2中两条曲线所示.下列说法正确的是
A.图中两条曲线下的面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在
0~400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大
图2
解析 根据图线的物理意义可知,曲线下的面积表示百分比的总和,所以图中两条曲线下的面积相等,选项A正确;
温度是分子平均动能的标志,且温度越高,速率大的分子所占比例较大,所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形,虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B、C正确;
根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目,选项D错误;
由图线可知100 ℃时的氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0 ℃