1.2 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论与气体实验定律 1.2 科学测量：用油膜法测量油酸分子的大小 陈昕艳 物体是由大量分子组成的。 视频：各种分子的形状和大小对比 但分子很小，直接测量他们的大小是很困难的。 我们能通过什么方法能测量分子的大小呢？ 通过测定容易测量的较大量，来推算不容易测量的较小的量的方法，为估测分子直径的实验提供启发。 方案一：测量N颗绿豆的总长L，则一颗绿豆的直径d=L/N 方案二：测量N颗绿豆的总体积，则一颗绿豆的体积=V/N，再根据球体体积公式计算直径d 方案三：将一定量的绿豆紧密铺成一层，测出面积S，然后将其装入量筒测出体积，则绿豆的直径d=V/S 试一试：如何测量一颗绿豆的直径？ 实验原理 油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开成一片油膜。油膜面积最大且稳定时，可近似认为是单层油酸分子油膜。若把油酸分子视为球体，则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径。只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S，就可估算出油酸分子的直径d＝V／S 实验器材 油酸、酒精、清水、注射器、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸。 实验步骤 （1）用注射器将配制好的油酸酒精溶液（纯油酸与溶液的体积之比为1:500）一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内溶液增加到1mL时（眼睛要平视量筒）的滴数N，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积 。 （2）向浅水盘内倒入2cm深的清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层爽身粉。用注射器在水面上1cm高度滴一滴油酸酒精溶液，待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了单分子油膜。 实验步骤 （3）将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。 （4）将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的面积S。 求面积时以坐标纸上边长为0.5cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）。 实验步骤 （5）根据油酸酒精溶液的浓度（纯油酸与溶液的体积之比为1:500），算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据油酸的体积V和油膜的面积S，算出油酸分子的直径d。 公式： 模拟实验操作 数据处理 请将测量的数据记入表格中，并分析数据，形成结论。 实验结论 通过油膜法粗测得油酸分子的直径为： 4.174×10-10m 溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变。 油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，爽身粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。 1、油酸酒精溶液浓度改变 2、形成的油膜不是单分子油膜 4、测量和计算产生误差 5、油膜的面积S测量和计算产生的误差 ①油膜形状画线误差。 ②数格子时带来的误差。 3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 误差分析 7、利用坐标纸求油膜面积时，以边长0.5cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。 1、测1滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。 2、浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。 3、痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。 4、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。 5、滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。 6、待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。 注意事项 作业： 1.书p10/2-4，p32/8 2.册p13-15，p42/8、9 书P10 书P11 书P32 $$