1、第七章 分子動理論第一節(jié) 物體是由大量分子組成的一、物體是由大量的分子組成的(1)一般分子直徑的數(shù)量級是1010m.若把兩萬個分子一個挨一個地緊密排列起來，約有頭發(fā)絲直徑那么長一點，若把一個分子放大到像芝麻那么大，則芝麻被成比例地放大將到地球那么大(2)人們不可能用肉眼直接觀察到分子，也無法借助光學(xué)顯微鏡觀察到，通過離子顯微鏡可觀察到分子的位置，用掃描隧道顯微鏡(放大數(shù)億倍)可直接觀察到單個分子或原子.二、實驗：用油膜法估測分子的大小(1)實驗?zāi)康墓罍y油酸分子的大小學(xué)習(xí)用宏觀量間接測量微觀量的原理和方法(2)實驗原理: dV /S(3)實驗器材注射器或滴管、量筒、痱子粉(或石膏粉)、淺盤、水、

2、酒精、油酸、玻璃板、彩筆、坐標紙(4)實驗步驟取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成500毫升的油酸酒精溶液往邊長約為30cm40cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0mL.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純

3、油酸的體積V，據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d，即為油酸分子的直徑比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(單位為m)是否為1010，若不是1010須重做實驗思考1：油酸分子的形狀真的是球形嗎？排列時會一個緊挨一個嗎？答案：實際分子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，分子間有空隙，認為分子是球形，且一個緊挨一個排列，是一種近似模型，是對問題的簡化處理.估算在物理學(xué)和研究中都是很有用的思考2：是不是所有的分子都看做球形？固體、液體分子可視為球形，且分子間緊密排列沒有間隙；氣體分子在一個正立方體的空間范圍內(nèi)活動，可以近似認為氣體分子均勻分布，即認為每個氣體分子占據(jù)一個正方體，其邊長即為氣體分子間的距離(5)

4、本實驗的注意事項酒精油酸溶液配制好后，不要長時間放置，以免濃度改變，影響實驗（油酸難溶于水，酒精稀釋油酸是為了進一步減小油酸的面密度,使油酸分子盡可能的少在豎直方向上重疊,更能保證其形成單層分子膜）酒精油酸溶液的濃度應(yīng)小于為宜痱子粉的用量不要太大，否則不易成功（作用：因為油和水顏色相近，不易分辨。撒上痱子粉或石膏粉后油的擴散可以將痱子粉或石膏粉排開，這樣油的面積大小就很清楚了。）滴管膠頭高出水面就在1cm之內(nèi)，否則油膜難以形成要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓做完實驗后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦凈，最后用水沖洗，以保持盤的清潔三、阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)NA6.0

5、2×1023mol1阿伏加德羅常數(shù)的含義：1摩爾的任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同，這個數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)其值是6.02×1023mol1，這個數(shù)常用NA表示，是微觀世界的一個重要常數(shù)第二節(jié) 分子的熱運動一：擴散現(xiàn)象1.定義：不同物質(zhì)相互接觸時彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散。溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。擴散現(xiàn)象不僅發(fā)生在氣體和液體之間，也會發(fā)生固體在之間擴散原因：分子運動所致2.擴散現(xiàn)象說明 （1）直接說明了組成物體的分子總是不停地做無規(guī)則運動,溫度越高分子運動越劇烈 （2）擴散說明：分子間有間隙。二：布朗運動1布朗運動：懸浮在液體(氣體）中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運動叫做布朗運動追蹤

6、一個微粒的運動：布朗是英國的一位植物學(xué)家。1827年，布朗用顯微鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上的形態(tài)時，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花粉微粒在不停地作無規(guī)則運動。布朗經(jīng)過反復(fù)觀察后，寫下了這樣的一段文字：“我確信這種運動不是由于液體的流動所引起，也不是由于液體的逐漸蒸發(fā)所引起，而是屬于粒子本身的運動。” 懸浮的微粒足夠小時，受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用是不平衡的。在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用強，致使微粒運動。在下一瞬間，微粒在另一方向受到的撞擊作用強，致使微粒又向其它方向運動。這樣，就引起了微粒的無規(guī)則運動。2布朗運動產(chǎn)生的原因：大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運動時，對懸浮在其

7、中的微粒撞擊作用的不平衡性是產(chǎn)生布朗運動的原因即：液體分子永不停息的無規(guī)則運動是產(chǎn)生布朗運動的原因布朗運動是觀察到的懸浮小顆粒(足夠小)的無規(guī)則運動，不是分子的運動。但它間接反映了氣體、液體分子在不停地做無規(guī)則的熱運動。影響因素：顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動就越明顯。布朗運動能夠在液體和氣體中發(fā)生！三：擴散現(xiàn)象和布朗運動的區(qū)別：（1）所謂擴散現(xiàn)象，指的是不同物質(zhì)相互接觸時，可以彼此進入對方中去的現(xiàn)象.（2）所謂布朗運動，指的是懸浮在液體中的固體顆粒所作的無規(guī)則運動.（3）擴散現(xiàn)象是分子運動的直接證明；布朗運動間接證明了液體分子的無規(guī)則運動.從較暗的房間里觀察到入射陽光的細光束中

8、有懸浮在空氣里的塵埃微粒在左右上下游動，塵埃微粒的運動是布朗運動嗎？為什么？布朗微粒是很小的，需要在顯微鏡里觀看，塵埃粒子在陽光下肉眼就可見了，這樣大的顆粒，就是受到周圍作無規(guī)則熱運動的空氣分子的撞擊，也無法呈現(xiàn)出布朗運動來的。四、熱運動擴散現(xiàn)象和布朗運動都表明分子在永不停息地作無規(guī)則的運動，而且溫度越高，分子的無規(guī)則運動就越激烈。這說明物體的溫度高低是與內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度直接相關(guān)的。因此，物理學(xué)中把物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運動稱為熱運動。第三節(jié) 分子間的作用力 1、分子間存在空隙：固體分子間、 液體分子間、氣體分子間共有的現(xiàn)象！（酒精和水混合）2、分子間同時存在引力和斥力問題1：:

9、既然分子在運動，且之間又有空隙，那么固體和液體中的分子為什么不會飛散開，而總是聚合在一起，保持一定的體積呢？分子之間存在引力，如拉伸物體需要用力，兩塊純凈的鉛壓緊后，很難拉開問題2：既然分子之間有間隙，為什么壓縮固體和液體很困難？分子之間存在斥力，如壓縮物體要用力，固體和液體的體積很難被壓縮。3、分子力：分子間引力和斥力的合力。引起分子間相互作用力的原因：分子間相互作用力是由原子內(nèi)帶正電的原子核和帶負電的電子間相互作用而引起的。4、分子間同時存在著引力和斥力：分子間同時存在引力和斥力，某些情況下表現(xiàn)為引力，在某些情況下表現(xiàn)為斥力，它們的大小都跟分子間的距離有關(guān)。分子引力和斥力與分子間距的變化圖

10、：分子力及引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系：1.引力和斥力都隨距離的增大而減小。2.斥力隨距離變化比較快。3.當r =r0時，F(xiàn)引F斥，F(xiàn)分0，分子力為零。(r0數(shù)量級為10-10m,距離為r0的位置,叫做平衡位置。)4.當r r0時，隨r的減小，F(xiàn)引、F斥都增大，F(xiàn)斥比F引增大得快，F(xiàn)斥F引，分子力表現(xiàn)為斥力，r減小，分子力增大。5.當r r0時，隨r 的增加，F(xiàn)引、F斥都減小，F(xiàn)斥比F引減小得快，F(xiàn)斥F引，分子力表現(xiàn)為引力，r增大，分子力減小。6.當r10r0（10-9m)時，分子間距過大，分子間已無作用力，分子力等于0，分子力是短程力。分子動理論的基本內(nèi)容：1、物體是由大量分子組成的2

11、、分子在做永不停息的無規(guī)則熱運動3、分子間存在著相互作用的引力和斥力統(tǒng)計規(guī)律：1、微觀方面：對于任何一個分子而言，運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性。2、宏觀方面：對于大量分子的整體而言，它們表現(xiàn)出規(guī)律性。這種由大量偶然事件的整體所表現(xiàn)出來的規(guī)律，叫做統(tǒng)計規(guī)律。第四節(jié) 溫度和溫標一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1、熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)研究中的研究對象，一般由大量分子組成。系統(tǒng)以外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物質(zhì)統(tǒng)稱為外 界或環(huán)境。例如，用酒精燈加熱容器中的氣體，氣體就是一個熱力學(xué)系統(tǒng)，而容器和酒精燈就是外界。2、狀態(tài)參量：為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)而用到的物理量稱為系統(tǒng)的狀態(tài)參量。如溫度（T）、體積（V）、壓強（P）等。3、

12、平衡態(tài)：沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)中各部分的狀態(tài)參量都達到穩(wěn)定的狀態(tài)。否則就是非平衡態(tài)。 注意：平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。類似于化學(xué)平衡，熱力學(xué)系統(tǒng)達 到的平衡態(tài)也是一種動態(tài)平衡。系統(tǒng)內(nèi)部沒有物質(zhì)流動和能量流動。處于平衡態(tài)的系統(tǒng)各處溫度相等，但溫度 各處相等的系統(tǒng)未必處于平衡態(tài)。2、 熱平衡與溫度1、 熱平衡: 若兩個熱力學(xué)系統(tǒng)彼此接觸，而其狀態(tài)參量都不變化（即沒有發(fā)生熱傳遞），我們就說這兩個系統(tǒng)達到了 熱平衡。2、 熱平衡定律(熱力學(xué)第零定律) 若兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。3、溫度：表征互為熱平衡的各系統(tǒng)的

13、“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量 互為熱平衡的各系統(tǒng)具有相同的溫度。同樣，具有相同溫度的系統(tǒng)也必然處于熱平衡狀態(tài)。三、溫度計與溫標 1、溫標：定量描述溫度的方法叫做溫標2、熱力學(xué)溫度(1)定義：熱力學(xué)溫標表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度，它是國際單位制中七個基本物理量之一。 (2) 符號: T，(3) 單位開爾文，簡稱開，符號為K(4) 熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的關(guān)系：Tt+273.15 K (5) 說明：攝氏溫標的單位“”是溫度的常用單位，但不是國際制單位，溫度的國際制單位是開爾文，符號為K在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計算中，一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文；由Tt+273.15 K可知，物體溫度變化l與變

14、化l K的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為l與l K是相隔甚遠的。第五節(jié) 內(nèi)能1、 分子動能1、定義：做熱運動的分子所具有的動能叫分子動能。2、分子的平均動能：（1）定義：物體內(nèi)所有分子的動能的平均值叫做分子的平均動能。 （2）決定因素：溫度是物體分子熱運動平均動能的標志。注意：（1）分子在永不停息地做無規(guī)則運動，每個分子都有動能，且每個分子動能大小不同，并時刻在變化。（2）溫度是分子平均動能的標志，這是溫度的微觀含義。宏觀上物體的冷熱程度是微觀上大量分子熱運動的集體表現(xiàn)。溫度越高，分子熱運動的平均動能就越大。（3）溫度不反映單個分子的特性，兩個物體只要溫度相同，它們的分子平均動能就相同，但它

15、們單個分子動能不一定相同，溫度很高的物體內(nèi)部也存在著動能很小的分子。（4）物質(zhì)種類不同的物體，如果溫度相同，它們分子的平均動能就相同，但它們的平均速率不同，因為分子的質(zhì)量不同。（5） 物體內(nèi)分子運動的總動能是所有分子熱運動的動能總和。它等于分子平均動能與分子數(shù)的乘積，即它與物體的溫度和所含分子數(shù)目有關(guān)。2、 分子勢能1、定義：由于分子間存在著分子力，因此分子組成的系統(tǒng)也存在著有分子間的相互位置決定的勢能，這種勢能叫分子勢能。2、決定因素：（1）微觀上：分子勢能的大小由分子間相互位置決定。 （2）宏觀上：分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)。3、變化規(guī)律：（1）當分子間距離rr0時：分子間作用力表現(xiàn)為引力，分子間距離增大時，分子力做負功，因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大。（2）當分子間距離rr0時：分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間距離減小時，分子力做負功，因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大。（3）當分子間距離rr0時：分子力為零，分子勢能最小。 思考：分子勢能為零和分子勢能最小的含義相同嗎？ 不同！前者與勢能零點的選擇有關(guān)，一般選無窮遠處為分子勢能零點；而后者的位置時確定的，在rr0處，分子勢能最小。可見，如果選rr0處為分子勢能零點，這兩者的位置時相同的。4、分子勢能曲線：由分子勢能的變化規(guī)律可知：分子間距離以r0為數(shù)值基準，r不論減小或增大，分子勢能都增大。