内容正文:
探索 物理
Exploring physics
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第1节 分子热运动
第十三章 内能
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导入
盛夏时节,百花绽放,我们都会闻到阵阵花香,四溢的花香引来了长喙天蛾,它们悬浮在空中吸食花蜜。花香是如何传播的呢?
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一、物质的构成
我们在远处就可以闻到花香,是因为有花香的“原子”飘到我们鼻子里。
常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。
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一、物质的构成
分子、原子很小,如果把它看成球形的,一般分子的直径只有百亿分之几米,人们通常以10-10m为单位来量度分子;
电子显微镜可以帮助我们观察到这些分子、原子。
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一、物质的构成
50mL酒精和50mL水混合后,酒精和水的总体积为多少?
这个现象说明了什么?
小于100mL;酒精分散到了水中,从微观角度看即酒精分子分散到了水分子中间,水与酒精的分子都是有间隙的,说明了分子间存在间隙。
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一、物质的构成
我们用肉眼不能直接观察到分子,但可以通过物体的一些宏观表现来推断构成物体的微观分子的情况。
转换法:通过直接感知的现象,推测无法直接感知的事物。
构成物质的分子是静止的还是运动的?相互之间有没有作用力?
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二、分子热运动
气体扩散的实验:在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,抽掉玻璃板后,会发生什么变化?
二氧化氮的密度比空气大,它能进到上面的瓶子里去吗?
两个瓶子内的气体会混合在一起,最后颜色变得均匀;
二氧化氮能进到上面的瓶子里去。
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二、分子热运动
不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫做扩散。
二氧化氮放置在下方的目的是?
若二氧化氮放置在上方,则二氧化氮会受到重力而进入下面的瓶子,不能充分说明气体的扩散现象。
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二、分子热运动
液体扩散的实验:在量筒里装一半清水,用细管在水的
下面注入硫酸铜的水溶液,静放几天,会发生什么变化?
说明了什么?已知硫酸铜溶液比水的密度大。
水与硫酸铜溶液之间本来明显的界面会逐渐变得模糊不清;
液体之间也能发生扩散。
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二、分子热运动
固体扩散的实验:把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们切开,可以看到它们相互渗入约1mm深。
说明固体之间也能发生扩散。
扩散的速度:气体>液体>固体
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二、分子热运动
在我们的生活中,有哪些扩散现象的事例?
我们在远处就可以闻到花香。
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二、分子热运动
一点浓糖水倒入一杯水中,整杯水都有甜味。
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二、分子热运动
腌制咸菜时菜会变咸。
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二、分子热运动
煤炭堆放在地面一段时间后,把地里面一小层都弄黑了。
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二、分子热运动
实验:在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的凉水,用滴管分别在两个杯中滴入一滴墨水,观察哪个烧杯中墨水扩散得快?扩散的快慢跟温度有什么关系?
热水中的墨水扩散得快;温度越高,扩散越快,
说明温度越高,分子运动越剧烈。
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二、分子热运动
例子:盐放入热汤里会“化”得更快一些。
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二、分子热运动
扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,由于分子的运动与温度有关,这种无规则运动叫做分子的热运动。
分子的热运动是分子自身具有的特性(自发),并不是外界宏观力的
作用下发生的。
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二、分子热运动
0℃以下的环境中,分子有可能会停止运动,该说法是否正确?
不正确;任何温度下,分子都会不停地做无规则运动,
温度越低,分子运动的速度会越慢,但不会停止运动。
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三、分子间的作用力
双手各捏住一个小铁块的两端,向两端拉,观察铁块是否被拉伸?
分子间有间隙,且分子还在不停地做无规则运动,为什么铁块没有轻易地被拉断呢?
固体和液体中的分子为什么不会飞散开,而是总聚合在一起,保持一定的体积呢?
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三、分子间的作用力
实验:将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,
观察会有什么现象?该现象说明了什么?
两个铅柱就会结合起来,甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开。
结论:分子之间存在引力。
分子之间的引力使得固体和液体的分子不致散开,
因而固体和液体能保持一定体积。
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三、分子间的作用力
两个铅块“压”在一起,也有可能是大气压的的作用,如何证明是大气压的作用还是分子间引力的作用?
通过计算分别得出下边悬挂的铅块和重物的总重力、大气对铅块的压力,
比较两者的大小;
若总重力大于大气压力,则证明这是分子引力的作用结果。
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三、分子间的作用力
用力挤压铁块,观察铁块的体积是否会明显变小?
既然分子不是紧密地挤在一起,分子间有间隙,为什么铁块的体积没有轻易地被压缩呢?
为什么压缩固体和液体很困难呢?
分子之间存在斥力。
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三、分子间的作用力
当固体被压缩时,分子间的距离变小,作用力表现为斥力;
当固体被拉伸时,分子间的距离变