1、第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1分子动理论的基本内容 1.知道分子动理论的内容。 2.知道扩散现象、布朗运动,以及产生的原因;理解分子热运动与温度的关系。 3.掌握分子间引力和斥力以及分子间作用力随分子间距离的变化规律。 4.理解分子的模型,会应用阿伏加德罗常数进行相关计算、估算。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.物体是由大量分子组成的。在研究物体的热运动性质和规律时,把组成物 体的微粒统称为分子。 2.阿伏加德罗常数:1mol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,即NA=6.021023mol-1。 1 | 物体是由大量分子组成的
2、 3.分子模型 (1)固体、液体分子可视为球体模型。 (2)气体分子可视为立方体模型,其边长即气体分子间的距离。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.扩散现象 (1)定义:不同种物质能够彼此进入对方的现象。 (2)原因与实质:扩散现象并不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的, 也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。 (3)意义:扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 (4)应用:扩散现象在科学技术中有很多应用。例如,在生产半导体器件时,需要在纯 净半导体材料中掺入其他元素。这一过程可以在高温条件下通过分子的扩散 来完成。 2.布朗运动 (1)
3、概念:19世纪初,一些人观察到,悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动。 2 | 分子热运动 1827年,英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了这种运动。后人把悬浮 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 微粒的这种无规则运动叫作布朗运动 (2)特点:永不停息;无规则;微粒越小,运动就越明显;温度越高 ,运动就越明显。 (3)原因:大量液体分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。 (4)意义:分子的无规则运动无法直接观察。悬浮微粒的无规则运动并不是分子的 运动,但布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性。 3.热运动 (1)概念:把分子永不停息的无规则运动叫作热运动。 (2)宏观表现:扩
4、散现象和布朗运动。 (3)特点:永不停息;无规则;温度越高,分子的热运动越剧烈。 (4)温度是分子热运动剧烈程度的标志。在扩散现象中,温度越高,扩散得越 快。观察布朗运动,温度越高,悬浮微粒的运动就越明显。可见,分子的无规则运动 与温度有关系,温度越高,热运动越剧烈。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.分子间有空隙 (1)气体:气体很容易被压缩,说明气体分子之间存在着很大的空隙。 (2)液体:水和酒精混合后总体积变小了,这表明液体分子间存在着空隙。 (3)固体:压在一起的金块和铅块,各自的分子能扩散到对方的内部,说明固体 分子之间也存在着空隙。 2.分子之间存在着相互作用力
5、(1)分子间有空隙,大量分子却能聚集在一起,这说明分子之间存在着相互作用力。 (2)当用力拉伸物体时,物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力,此时分子间的 作用力表现为引力。 (3)当用力压缩物体时,物体各部分之间会产生反抗压缩的作用力,此时分子间的作 用力表现为斥力。 3 | 分子间的作用力 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 3.分子间作用力与分子间距离的关系 (1)当rr0时,分子间的作用力F表现为引力。 4.产生原因 分子是由原子组成的。原子内部有带正电的原子核和带负电的电 子。分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概
6、念 1.基本内容 物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动,分子之 间存在着相互作用力。 2.统计规律 (1)微观方面:由于分子热运动是无规则的,所以,对于任何一个分子而言,在 每一时刻沿什么方向运动,以及运动的速率等都具有偶然性; (2)宏观方面:对于大量分子的整体而言,它们的运动却表现出规律 性。 4 | 分子动理论 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.冰冻的衣服也会变干,说明固体分子也在不停地运动。() 2.打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力。() 3.阳光从狭缝中射入教室,透过阳光看到飞舞的尘埃,这些尘埃颗粒的运动就是布 朗运动。() 4.将沙子倒入
7、石块中,沙子要进入石块的空隙属于扩散现象。() 5.1mol任何物质都含有NA个粒子。() 提示:1mol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NA表示。 6.只有在气体和液体中才能发生扩散现象。() 提示:在气体、液体和固体中都能发生扩散现象。 判断正误，正确的画“ ” ，错误的画“ ” 。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 7.热运动是指物体内大量分子的无规则运动。() 提示:热运动是指物体内大量分子的无规则运动,这种运动与物体的温度有关。 8.布朗运动和扩散现象都是分子的热运动。() 提示:布朗运动和扩散现象都是分子的热运动的宏观体现。 9.大量分子的集体行
8、为遵循统计规律。() 提示:任何一个分子的运动具有偶然性,但大量分子的集体行为遵循统计规律。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1 |物体是由大量分子组成的 情境1mol水的质量为18g,大约是我们喝一口水的质量,换句话说,我们喝下一口 水,就喝下了6.01023个水分子,如果动员全世界60亿人来数这些分子,每人每秒数一 个,300万年也数不完。1cm3水中含有3.31022个水分子,假如把1cm3水中所有水分 子一个挨一个地排列起来,将长达100亿千米,可绕地球24.9万圈。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 问题 1.从以上情境分析,估算出水分子的质量为多少。
9、提示:将水的摩尔质量除以1摩尔水的分子数目就能估算水分子的质量。从题中情 境得出水分子的质量m0=3.010-26kg。 2.从以上情境分析,估算出水分子的体积为多少。 提示:用水的体积除以对应的分子数目就能估算水分子的体积。从题中情境得出 水分子的体积V0=3.010-29m3。 mol A M N 23 18g 6.0 10 V n 3 22 1cm 3.3 10 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 阿伏加德罗常数的理解阿伏加德罗常数的理解 阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。它把摩尔质量Mmol、摩 尔体积Vmol、物体的质量m、物体的体积V、物体的密度等宏观量
10、,跟单个分子的 质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来。 注意要点 (1)密度=,但要切记对单个分子=是没有物理意义的。 (2)阿伏加德罗常数公式NA=只适用于固体、液体,对气体不成立,这是因为固体和 液体分子排列比较紧密,分子间距可以忽略,但气体分子间距较大,分子间距不能忽略。 m V mol mol M V 0 0 m V mol 0 V V 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 分子的两种模型分子的两种模型 分子模型意义分子直径或 分子间的平均距离 图例 球形模型固体和液体可看成是由一个个紧挨 着的球形分子排列而成的,忽略分 子间的空隙 立方体模型 气体分子间的空隙很大,
11、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 体是位于中心的分子占有的活动空 间,这时忽略气体分子的大小 特别提醒特别提醒 不论把分子看成球体还是看成立方体,都只是一种简化的模型,是一种近似的处理 方法。由于建立的模型不同,得出的结果稍有不同。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 扩散现象的特点扩散现象的特点 (1)条件:任何情况下都可以发生,与外界因素无关;在固体、液体和气体之间都能发 生。 (2)永不停息:不分季节,也不分白天和黑夜,分子每时每刻都在运动。 (3)温度:在两种物质一定的前提下,温度越高,扩散现象越明显。 (4)无规则性:单个分子的运动
12、无规则,但大量分子的运动又具有规律性,总体上分子 由浓度大的地方向浓度小的地方运动。 布朗运动的特点布朗运动的特点 (1)现象主体 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动,不是微粒中的单个分子的运动,也不是 液体分子的运动。 2 |分子热运动 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 微粒的运动是极不规则的,显微镜下看到的微粒运动位置连线并不是运动轨迹。 (2)观察方式光学显微镜观察 能做布朗运动的微粒很小,在光学显微镜下可以看到,人眼直接观察不到。 在阳光下肉眼见到的尘埃微粒是大的颗粒,即使受到周围做无规则热运动的空 气分子的撞击,也无法呈现出布朗运动。 热运动热运动 (1)分子热运动是扩
13、散现象形成的原因,布朗运动是分子热运动的反映,但不能说扩 散现象和布朗运动是热运动。 (2)“无规则运动”是指由于分子之间的相互碰撞,每个分子的运动速度无论是方 向还是大小都在不断地变化。 (3)热运动是对大量分子而言的,对个别分子无意义。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 分子间有空隙分子间有空隙 (1)扩散现象和布朗运动不但说明分子在永不停息地做无规则运动,同时也说明分 子间有空隙,否则分子就不能运动。 (2)物体的热胀冷缩现象正是由于物体分子间的空隙增大或缩小造成的,这是气 体、液体和固体所共有的现象。 (3)在估测分子大小时,常常把固体或液体分子看作是一个挨一个紧密排列的
14、,其实, 这只是为了研究方便而假设的一种理想化的模型,真实的分子间是有空隙的。 分子之间存在着相互作用力分子之间存在着相互作用力 (1)分子间存在相互作用的引力(如:压紧的铅块结合在一起,它们不易被拉开); (2)分子间存在相互作用的斥力(如:固体和液体很难被压缩); 3 |分子间的作用力 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (3)分子间的引力和斥力同时存在,实际表现出来的分子间作用力是分子引力和斥 力的合力。 注意注意 压缩气体也需要力,不能说明分子间存在斥力作用。压缩气体时需要的力是用来 反抗大量气体分子频繁撞击容器壁(活塞)时对容器壁(活塞)产生的压力。 分子间作用力随分子间距离变化的规律分子间作用力随分子间距离变化的规律 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (1)r=r0:分子间的引力和斥力相互平衡,此时分子间的作用力为零。 (2)rr0:随着分子之间距离的增大,引力和斥力同时减小,但斥力减小得更快一些,故 引力大于斥力,此时分子之间的作用力表现为引力(斥力仍然存在)。 (4)r10r0:分子之间的作用力已经变得十分微弱,可以忽略不计。
