(讲义)第1章 1 分子动理论的基本内容-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

1．分子动理论的基本内容 1．知道物体是由大量分子组成的。 2．通过实验了解扩散现象，观察并能解释布朗运动。知道扩散现象在实际中的应用。 3．知道决定热运动激烈程度的因素。 4．知道分子间存在空隙、分子间的作用力的变化规律，了解分子间的作用力是电磁力。 5．知道分子动理论的基本内容。 　物体是由大量分子组成的 1．物体是由大量分子组成的，在热学中，把组成物体的微粒统称为分子。 2．阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示。阿伏加德罗常数通常可取NA＝6.02×1023 mol-1，在粗略计算中可取NA＝6.0×1023 mol-1。 3．多数分子大小的数量级为10-10m。 如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比。试估算一下分子的大小。 【问题】 (1)你知道自己喝一口水，大约喝掉多少个水分子吗？ (2)如果水分子是一个个球体模型，忽略分子间空隙，你知道水分子的直径吗？ 提示：(1)估测人喝一口水的质量，根据质量与摩尔质量，计算出物质的量，再根据1 mol任何物质的微粒数是6.02×1023，可计算出人喝一口水大约喝掉的水分子个数。 (2)由水的密度与摩尔质量求出摩尔体积，根据阿伏加德罗常数，求出一个水分子的体积，再利用球的体积公式求出一个水分子的直径。 1．阿伏加德罗常数在估算中的桥梁和纽带作用 (1)微观量：分子质量m0，分子体积(或气体分子所占的空间)V0，分子直径(或气体分子间的平均距离)d。 (2)宏观量：物质的质量m、体积V、密度ρ、摩尔质量M、摩尔体积Vm。 (3)桥梁作用：如图所示。 其中密度ρ＝＝，但要切记对于单个分子，ρ＝是没有物理意义的。 2．估算中常用的关系式 (1)分子的质量：m0＝。 (2)分子的体积(或气体分子所占的空间)： ①对固体和液体，因为分子间距很小，可认为分子紧密排列，摩尔体积Vm＝NAV0，则单个分子的体积V0＝＝。 ②对气体，因分子间距比较大，故V0＝表示每个分子所占有的空间，其密度ρ＝＝，但要切记ρ＝是没有物理意义的，NA＝只适用于固体和液体。 3．微观量与宏观量的关系 (1)分子质量：m0＝＝。 (2)分子体积：V0＝＝(适用于固体和液体)。 (对于气体，V0表示每个气体分子所占空间的体积) (3)物质所含的分子数：N＝nNA＝NA＝NA。 4．分子的两种模型 分子模型 意义 分子大小 图例 球体模型 固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙 d＝ 立方体模型 气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是平均每个分子占有的活动空间，这时忽略空气分子的大小 d＝ 提醒：不论是哪种模型都是一种理想化模型。固体、液体一般选用球体模型处理问题，在计算气体分子间的距离时一般选用立方体模型，但在讨论气体分子运动时又可以把气体分子看作弹性小球处理。在计算分子直径时选用的模型不同，计算的结果可能不同，但一般分子直径的数量级都是10-10 m。 【典例1】　(2022·江苏常州高二期末)如图所示为食盐晶体结构中钠离子和氯离子的空间分布的示意图，图中相邻离子的中心用线连起来，组成了一个个体积相等的立方体。已知食盐的密度为ρ，食盐的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离为(　　) A．2·　　　　　　 B．· C．2· D．· D　[1 mol食盐的体积为V＝，由题可知1 mol食盐所含离子的个数为2NA，所以每个离子所占据空间的体积为V′＝，每个小立方体的边长为a＝＝，则两个最近的钠离子中心间的距离为d＝a＝·，故选D。] [跟进训练] 1．(多选)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个气体分子的质量和体积分别为m0和V0，则阿伏加德罗常数NA不可表示为(　　) A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ CD　[对于气体来说，表示一个气体分子平均占据的空间，不表示气体分子的体积，所以选项C的表达式是错误的；选项D中，ρV0不是一个气体分子的质量，所以选项D的表达式是错误的。] 　分子热运动 1．扩散 (1)扩散：不同的物质能够彼此进入对方的现象。 (2)产生原因：由物质分子的无规则运动产生的。 (3)发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象。 (4)意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动。 (5)规律：温度越高，扩散现象越明显。 (6)应用：生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，在高温条件下通过分子的扩散来完成。 提醒：(1)扩散现象不受重力影响，不是外界作用引起的。(2)气体、液体、固体均能发生扩散现