05 分子运动与转变
05气体分子平均自由程
中心在此圆柱体内的分子总数，亦即在t时间内与A
相碰的分子数为: nd2ut
平均碰撞频率： Znd2ut nd2u
t
v
由统计观点可知，分子在各个方向发生碰
撞的概率是相同的，分子在0º~180º发生都
v
可以发生碰撞，平均起来碰撞夹角为90º。
v
u 2v
Znd2u 2nd2v
v
u
4
例：求空气在27ºC、1atm下平均碰撞频率是多少？ （空气分子直径为310-10m ）
在连续两次碰撞之间所可能经过的各段自由路程的平
均值。
平均自由程 分 1秒子内在 1秒 平内 均平 碰均 撞路 次即程 数
v Z
Z 2nd2v
v 2nd2v
1
2nd2
PnkT
Z
1 kT 2nd2 2d 2P
平均自由程与平均 速率无关，与分子有效直 径及分子数密度有关。
6
例：求空气分子在标准状态下的平均自由程。 （空气分子直径为31010m ）
有关分子碰撞的几个物理量：
平均碰撞频率 Z ：一个分子在单位时间内与其他分
子碰撞的平均次数。
平均自由程 ：在一定的宏观条件下一个气体分子
在连续两次碰撞之间所可能经过的各段自由路程的平 均值。
2
一、平均碰撞频率 Z
提出模型:分子是直径为d 的刚性小球,除碰撞外,无相 互作用力。
碰撞主要是由相对运动产生的。
气体分子的平均自由程
(第七章第8节)
1
在常温下，空气分子速率 400~500米，如果在讲台 上打开一瓶香水，后排的同学应立刻就可闻到香水味。 但实际需要 1~2 分钟才能闻到，这是为什么？
实际上由于分子激烈的热运动，不断地和其它分子 碰撞，分子不是走直线，而是折线。
分子热运动课件
药物设计与输送
分子热运动可以影响药物在体内的 扩散和分布，从而影响药物的疗效 和副作用。
05
分子热运动的未来发展与挑战
分子热运动研究的未来方向
深入研究分子热运动的微观机制
通过更精确的实验和理论模拟，深入了解分子热运动的微 观机制，包括分子间的相互作用、分子内部的振动和旋转
压强与分子热运动的关系
压强是气体分子数密度和平均动能的反映。在一定温度下，压强越大，气体分子的数密度 越大，平均动能也越大，因此分子的热运动越剧烈。
分子扩散与分子热运动的关系
分子扩散是指物质在空间位置上的迁移现象。在扩散过程中，分子会受到周围分子的碰撞 作用而发生无规则的运动，这种运动就是分子热运动。
等。
发展新的实验技术
随着科技的发展，将会有更多的实验技术应用于分子热运 动的研究，如单分子光谱技术、原子力显微镜等，这些技
术将有助于更直接地观测和测量分子热运动。
拓展研究领域
分子热运动的研究不仅局限于气体和液体，还可以拓展到 固体、生物体系、纳米材料等领域，这些领域的研究将有
助于更全面地理解分子热运动。
02
分子热运动的原理与规律
分子热运动的原理
分子热运动的概念
分子热运动是指物质内部微观粒子（如分子、原子等）所 做的无规则运动。这种运动是物质的一种基本性质，与温 度、压强等因素密切相关。
分子热运动的起因
分子热运动的起因主要是由于分子内部的热能不均匀分布 。在物质内部，分子之间的相互作用力会使得分子产生无 规则的运动。
实验原理
分子热运动是指物质分子在不停地做无规则运动，这种运动 与温度有关，温度越高，运动越剧烈。实验将通过具体操作 和数据分析，验证这一原理。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-05-05节糖代谢
熟悉 糖原合成与分解关键酶的调节；糖异生与糖酵解的底物循环 调节；乳酸循环的概念和生理意义；血糖调节激素及其作用 机制
了解
糖原累积症的发病机制；糖醛酸途径、多元醇途径的概念和 生理意义；血糖的来源和去路；糖代谢异常所致疾病
第五节
糖原的合成与分解
Glycogenesis and Glycogenolysis
激素调节的整合作用
糖、脂肪、氨基酸代谢相协调 肝、肌、脂肪组织等各组织代谢相协调
（一）胰岛素是降低血糖的主要激素
特点： 血糖升高时分泌增多 机制： 促进糖原、脂肪、蛋白质合成
促进肌、脂肪组织等通过GLUT4摄取葡萄糖
激活磷酸二酯酶而降低cAMP水平，使糖原合酶活化、磷酸化酶抑制 激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，使丙酮酸脱氢酶活化
一、血糖水平保持恒定
是血糖来源和去路相对平衡的结果
食物糖
糖原合成
CO2 + H2O 肝（肌）糖原 其他糖
肝糖原
分解
血糖
磷酸戊糖途径等
非糖物质
脂肪、氨基酸
二、血糖稳态主要受激素调节
调节血糖的主要激素
降低血糖：胰岛素 （insulin）等
升高血糖：胰高血糖素 （glucagon）、糖皮质激素、肾上腺素等
葡糖-1-磷酸
UDPG
ATP
UTP
CH 2 OH
H
HO
H OH H
O H
H O P
+
P
P
P
尿苷
葡糖-1- 磷酸 UDPG焦磷酸化酶 PPi
H
HO
OH
UTP
CH 2 OH H OH H O H H O P P
尿苷
2Pi+能量
05气体分子平均自由程.
质量一定，体积保持不变，则气体的分子数密度 n 也不变，平均自由程也不变。
分子间的无规则碰撞在气体由非平衡态 过渡到平衡态的过程中起着关键作用。 有关分子碰撞的几个物理量： 平均碰撞频率 Z ：一个分子在单位时间内与其他分 子碰撞的平均次数。 平均自由程 ：在一定的宏观条件下一个气体分子 在连续两次碰撞之间所可能经过的各段自由路程的平 均值。
2
一、平均碰撞频率 Z 提出模型:分子是直径为d 的刚性小球,除碰撞外,无相 互作用力。 碰撞主要是由相对运动产生的。 假设：其他分子静止不动，只有分子A在它们之间以 平均相对速率 u 运动， 设想：跟踪分子A，其在一段时间t内与多少分子 相碰？ 分子A走的是一条折线。 以A的中心运动轨迹（图中虚 线）为轴线，以分子有效直径d 为半径，作一曲折圆柱体。
3
在t内： 相应圆柱体的体积为： d 2u t
设气体分子数密度为n。
A所走过的路程为： u t
中心在此圆柱体内的分子总数，亦即在t时间内与A 相碰的分子数为: nd 2u t nd 2 ut nd 2 u 平均碰撞频率： Z t v
由统计观点可知，分子在各个方向发生碰 撞的概率是相同的，分子在0º~180º发生都可 以发生碰撞，平均起来碰撞夹角为90º。
Z 2nd 2 v v 1 2 2 2nd v 2n d
P nkT 1 kT 2nd 2 2d 2 P
平均自由程与平均 速率无关，与分子有效直 径自由程。 （空气分子直径为31010m ） 解：标准状态 T 273K , P 1.013105 Pa 0 0
kT 1.381023 273 2 2d P 2 (3 1010 ) 2 1.013105
9.3 10 m
分子的运动对应于电子能级振动能级和转动能级三种能级ppt
转动能级对分子运动的影响
01
转动能级是分子绕其质心的旋转运动能级，其运动状态的变化 会影响分子的光学性质和对称性。
02
转动能级的改变往往是由外界的热力学条件或磁场引起的，其
运动状态的变化会影响分子的旋光性和反应选择性。
转动能级的运动状态还会影响分子间的相互作用，如范德华力
03
、氢键等。
05
分子运动与化学反应
2
电子能级通常用符号“E”表示，单位为电子伏 特（eV）。
3
电子能级是描述分子中电子状态的重要参数之 一，与分子的化学性质和物理性质密切相关。
电子能级的分类
01
02
03
根据波尔理论，电子能级可以分为离 散能级和连续能级两类。
离散能级是指电子在原子核周围运动 的轨道，每个轨道对应一个能级。
连续能级是指电子在原子核周围运动 时，其能量连续分布的区域。
缩振动和弯曲振动的能量的组合。
振动能级通常被表示为量子化的能级，这是因为分 子的振动过程是量子化的，即只能以特定的离散频
率进行。
振动能级的能量水平通常与分子振动频率有关， 而振动频率则取决于分子的刚性和质量分布。
振动能级的分类
根据分子的振动形式，振动能级可以分为伸缩振动能级 和弯曲振动能级。
伸缩振动能级是指分子在键长方向上的振动，这种振动 方式通常具有较高的频率。
刚性是指分子内部原子之间的固定连接，速度则是指分子旋转 的速度。
转动能级通常可以通过光谱学方法进行测量，例如红外光谱和 拉曼光谱等。
转动能级的分类
根据分子的结构和旋转速度，转动能级可以分为多个不同的类别。
对于刚性分子，其转动能级可以分为连续和离散两类。连续转动能级是指分子在旋转过程中不断改变 其构象，而离散转动能级则是指分子在旋转过程中保持其构象不变。
分子运动与扩散
分子无规则运动
定义：分子在不停地做无规则的热运动，其运动速度与温度有关，温度越高，运动越 剧烈。
扩散现象：由于分子无规则运动，不同物质在接触时，会发生物质分子的迁移，这种 现象就是扩散。
影响因素：温度、物质种类、物质的物理状态等。
意义：分子无规则运动是物质热运动的一种形式，它决定了物质的宏观性质如热传导、 扩散等过程。
扩散的应用
扩散在化学反应中的应用
扩散控制化学反应速率
扩散在化学反应中的重要 性
扩散在化学反应中的具体 应用实例
扩散在化学反应中的未来 发展前景
扩散在材料科学中的应用
金属材料的扩散焊 接
陶瓷材料的烧结和 固化
高分子聚合物的热 塑和热固
复合材料的制备和 加工
扩散在生物学中的应用
营养吸收：扩散作用帮助细 胞吸收营养物质。
分子运动与扩散
汇报人：XX
目录
添加目录标题
扩散机制
01
04
分子运动
扩散系数
02
05
扩散现象
扩散的应用
03
06
添加章节标题
分子运动
分子热运动
定义：分子在 永不停息地做
无规则运动
影响因素：温 度越高，分子 热运动越剧烈
扩散现象：由 于分子热运动， 不同物质相互 接触时发生的
迁移现象
分子热运动的 实例：气体扩 散、液体扩散、
感谢您的观看
汇报人：XX
计算公式：扩散 系数 = 扩散通量 / 浓度梯度
扩散通量：单位时 间内通过某一面积 的扩散物质的质量 或摩尔数
浓度梯度：扩散物 质在空间中的浓度 分布不均匀而产生 的浓度差异
扩散系数的影响因素
粤沪版八年级物理下册说课稿 10.2分子动理论的初步知识
10.2 分子动理论的初步知识一、引入大家好，我是今天的物理课程的授课教师。
今天我们将学习物理下册的第10.2节内容，即分子动理论的初步知识。
分子动理论是物理学中的重要内容，它可以帮助我们理解物质的微观结构和性质。
在本节课中，我们将介绍分子动理论的基本概念及其应用，通过实际案例来加深对分子动理论的理解。
希望大家在听课过程中，能够积极思考，提问和互动。
二、基本原理1.分子动理论的概念分子动理论是指物质微粒（分子或原子）在物体内部的运动描述。
根据分子动理论，物质由大量微观粒子组成，这些粒子不断运动并相互碰撞。
分子动理论是基于实验证据的理论，它可以解释和预测物质的宏观性质。
2.分子的运动状态根据分子动理论，分子的运动状态包括三个方面：运动速度、运动方向和运动方式。
分子的运动速度与温度有关，温度越高，分子的平均速度越快；运动方向是随机的，呈现弥散分布；运动方式有自由扩散和碰撞传递两种。
3.热平衡和热力学温度根据分子动理论，当物体的内能达到最大值时，物体即达到了热平衡状态。
热平衡是指物体内部各部分的分子运动状态相同，不存在能量传递的趋势。
热力学温度则是描述物体达到热平衡所需要的热力学特性。
热力学温度可以通过热力学温标来表征，比如摄氏温标和开尔文温标。
三、应用案例1.气体分子的运动规律根据分子动理论，气体分子在容器内的运动是随机的、无序的。
气体分子的碰撞与容器壁面的碰撞导致气体对容器施加压强，这就是气体的压强定义。
根据理论计算，气体的压强与温度和分子数密度有关。
2.液体的表面张力液体的表面张力是液体表面层的分子间相互作用力造成的。
根据分子动理论，液体分子在表面层聚集形成一个较为紧密的结构，而在内部则相对松散。
这种结构使得液体表面层的分子间相互作用力较大，从而形成表面张力现象。
3.固体的热膨胀和导热性根据分子动理论，固体的热膨胀和导热性可以通过分子的振动和传导来解释。
固体内部的分子在受热时会产生振动，振动幅度的增大导致了固体体积的扩大，从而出现了热膨胀；同时，分子之间的振动也导致了热能的传导，使得固体具有较好的导热性能。
《分子的热运动》课件
温度的微观解释
总结词
温度是大量分子无规则运动的宏观表现。
详细描述
在一定温度下，大量分子的无规则运动激烈程度相同，平均动能保持不变。温 度越高，分子的平均动能越大，反之则越小。
05
分子的热运动与能 量的关系
分子热运动的能量表现
分子动能
分子由于运动而具有的能量，与分子的速度和质 量有关。
分子势能
分子间的相互作用力产生的能量，与分子间的距 离和相互作用力有关。
THANKS
感谢您的观看
《分子的热运动》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 引言 • 分子的热运动概述 • 分子的热运动规律 • 分子的热运动与温度的关系 • 分子的热运动与能量的关系 • 分子的热运动的应用
01
引言
主题介绍
分子热运动的定义
分子热运动是指物质内部微观粒 子（如原子、分子等）在温度升
高时所进行的无规则运动。
总结词
温度是分子热运动剧烈程度的宏 观表现。
详细描述
温度越高，分子热运动越剧烈， 分子动能越大；反之，温度越低 ，分子热运动越缓慢，分子动能 越小。
温对物质性质的影响
总结词
物质性质受温度影响，随温度变化而 变化。
详细描述
如气体压力、体积、密度等性质随温 度升高而增大，液体和固体的体积、 硬度、弹性模量等性质随温度升高而 减小。
压力
压力越大，分子间的距离 越小，相互碰撞的频率越 高，热运动越剧烈。
物质种类
不同物质中分子的热运动 速度和方向不同，表现出 不同的热学性质。
03
分子的热运动规律
分子热运动的规律
分子热运动是无规则的
分子间的相互碰撞
分子在热运动中没有固定的运动轨迹 ，其运动状态是随机的。
《分子动力学》课件
它基于经典力学原理，采用数值方法 求解分子体系的运动方程，模拟分子 的运动轨迹和相互作用，从而得到体 系的宏观性质和微观结构信息。
分子动力学的发展历程
分子动力学的起源可以追溯到20世纪50年代，当时科学家开始尝试使用计算机模拟 分子体系的运动行为。
随着计算机技术和算法的发展，分子动力学模拟的精度和规模不断得到提高，应用 领域也日益广泛。
详细描述
水分子动力学模拟可以揭示水分子在不同环境下的动态行为，例如在生物膜、催化剂表面或纳米孔中 的水分子行为。通过模拟，可以深入了解水分子与周围物质的相互作用，从而为理解生命过程、药物 设计和纳米技术提供重要依据。
蛋白质折叠模拟
总结词
预测蛋白质的三维结构
详细描述
蛋白质折叠模拟是利用分子动力学模拟预测蛋白质的三维结 构的过程。通过模拟蛋白质在溶液中的动态行为，可以预测 其可能的折叠方式，从而为理解蛋白质的功能和设计新药物 提供帮助。
目前，分子动力学已经成为材料科学、化学、生物学、药物设计等领域的重要研究 工具。
分子动力学模拟的应用领域
01
02
03
04
材料科学
研究材料的力学、热学、电学 等性质，以及材料的微观结构
和性能之间的关系。
化学
研究化学反应的机理和过程， 以及化学键的性质和变化规律
。
生物学
研究生物大分子的结构和功能 ，以及蛋白质、核酸等生物大
高分子材料模拟
总结词
优化高分子材料的性能和设计
VS
详细描述
高分子材料模拟利用分子动力学模拟来研 究高分子材料的结构和动态行为。通过模 拟，可以深入了解高分子材料的性能和行 为，从而优化其性能、提高稳定性或开发 新型高分子材料。这对于材料科学、化学 工程和聚合物科学等领域具有重要意义。
第05讲 内能及其应用(课件)-2023年中考物理专练(全国通用)
2023年中考物理重难点突破
一、分子动理论 1.分子动理论：常见的物质是由大量分子、原子构
成的，分子在永不停息地做无规则运动，分子间同 时存在着引力和斥力。 2.扩散现象是指不同的物质在互相接触时彼此进入 对方的现象。它可以发生在任意两个物态之间，表 明物质的分子在做不停息的无规则运动。 3.物质存在的三态与分子间的作用力和距离有关。 固体分子间的距离最小，作用力最大；气体分子间 的距离最大，作用力最小。
2023年中考物理重难点突破
【例1】（2022镇江）端午节民间有戴香包的习俗 ，香包内有艾草，远远地就能闻到艾香，这是因为
（）
A．分子在不停地运动
B．分子间有空隙
C．分子间有引力
D．分子间有斥力
【分析】分子在永不停息地做无规则运动，远远地 就能闻到艾香，是因为艾分子在不停地做无规则运
动，艾香分子扩散到空气中。
B.汽油机的做功冲程是利用内能转化为机械能的过程，B 正确。
C.电热器工作时，将电能转化为内能，C错。 D.太阳能是可再生能源，太阳能汽车是利用太阳能转化
为电能工作的，D正确。 【答案】C
【突破】区分改变内能的方式，一般分析变化前后 的能量形式：热传递中传递前后都是内能；做功中 ，只有改变前或后是内能，另一种是其它形式的能 。另一种方法是观察题目中是否有“做功”的词语 出现，如“摩擦”等，若有，极有可能是做功的方 式改变的。
3.计算公式：Q吸=cm（t末-t初）；Q放=cm（t初-t末）。
2023年中考物理重难点突破
【例2】（2022德阳）100g水温度从20℃升高到
70℃需要吸收
J的热量；汽油机燃气缸内完
全燃烧10kg汽油可以放出
J的热量[水的比
分子的热运动课件
分子热运动的速率分布规律
麦克斯韦速度分布律
在平衡态下，理想气体分子的速度分布遵循麦克斯韦速度分布律 。
速率分布函数
描述分子热运动速率的分布规律，可以通过实验测量得到。
高温与低温极限
在高温时，麦克斯韦速度分布律趋向于正态分布；在低温时，趋向 于泊松分布。
2023
PART 03
分子热运动的影响因素
REPORTING
化学工程
在化学工程中，分子热运动对化学反应过程和产物有重要影响。通过控制分子热运动，可 以提高化学反应效率，优化产物质量和产量。例如，在发酵工程、酶工程等生物工程领域 中，利用分子热运动实现生物反应过程的控制和优化。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
气体分子的速率分布实验
总结词
通过测量气体分子在不同速率下的分布情况，揭示气体 分子的速度分布规律。
详细描述
气体分子的速率分布实验是通过测量气体分子在不同速 率下的数量或浓度，以揭示气体分子的速度分布规律。 在实验中，通常采用一些特殊设计的仪器来测量气体分 子在不同速率下的分布情况，如速度选择器、分子束装 置等。通过这些实验，可以深入了解气体分子的热运动 特性，为热力学和统计物理等领域的研究提供重要依据 。
温度对分子热运动的影响
总结词
温度越高，分子热运动越剧烈
详细描述
随着温度的升高，分子所获得的能量增大，导致分子间的碰撞频率和碰撞力度 增加，从而使分子热运动变得更加剧烈。
物质种类对分子热运动的影响
总结词
物质种类不同，分子热运动的形式和 强度也不同
详细描述
不同物质分子的质量和电荷分布不同 ，导致分子间的相互作用力和碰撞特 性存在差异，从而影响分子热运动的 形式和强度。
分子运动论课件
速率 v 附近单位速率区间内 分子数占总分子数的百分比。
dN f (v)dv N
v--v+dv内分子数占总分子数 的百分比。
v2
v1
N2
f(v)dv
N1
dNN NN
v1--v2内分子数占总分子数
的百分比。
f(v)dv=1
归一化条件
0
麦克斯韦速率分布函数
f(v)42m k T3/2v2em2v/(2kT )
B
B << A， A 改变很小，TA 基 本是原来体系 A 的温度
热胀冷缩特性，标准状态下，冰水混合， B 上留一刻痕， 水沸腾，又一刻痕，之 间百等份，就是摄氏温标（oC)。
10-1-3 理想气体温标
用水银或酒精的热胀冷缩特性，温标不准确 用理想气体的波义耳定律，可以给出理想气体温标
PV=const.（温度不变）理想气体严格遵守波义耳定律
kT
n2k
T
总压强为 PP 1P 2 N V 1k TN V 2k T
n 1k T n2k T
例１：如图所示，求容器最后的压力。
1
V1
P0 1atm 2
V2
t1 1000C
V1
t2 00C V2
t0 270C
V1 5l V2 2l
'11 '22
P0V1 1 RT0
P1V1'1 RT1(1)R1T
------称为热力学。
优点：可靠、普遍。 缺点：未揭示微观本质。 2.微观法.
物质的微观结构 + 统计方法 ------称为统计力学
其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)
优点：揭示了热现象的微观本质。 缺点：可靠性、普 遍性差。
高分子物理考研习题整理05聚合物的分子运动汇总
⾼分⼦物理考研习题整理05聚合物的分⼦运动汇总1 形变-温度曲线（1）聚合物的分⼦运动有什么特点？①运动单元的多重性。
除整个分⼦的运动（布朗运动）外，还有链段、链节、侧基、⽀链等的运动（称为微布朗运动）。
②运动的时间依赖性。
从⼀种状态到另⼀种状态的运动需要克服分⼦间很强的次价键作⽤⼒（内摩擦），因⽽需要时间，称为松弛时间，记作τ。
τ/0t e x x -?=?。
当t=τ时，e x x /0t ?=?，因⽽松弛时间定义为：t x ?变为0x ?的1/e 时所需要的时间。
它反映某运动单元松弛过程的快慢。
由于⾼分⼦的运动单元有⼤有⼩，τ不是单⼀值⽽是⼀个分布，称为松弛时间谱。
③运动的温度依赖性。
升⾼温度加快分⼦运动，缩短了松弛时间。
RT E e /0?=ττ，式中ΔE 为活化能，τ0为常数。
在⼀定的⼒学负荷下，⾼分⼦材料的形变量与温度的关系称为聚合物的形变-温度曲线（旧称热-机械曲线）。
（2）试述线型⾮晶态聚合物的形变-温度曲线和模量-温度曲线上的各区域和转折点的物理意义。
形变-温度曲线与相应的模量-温度曲线形状正好相反，都⽤于反映分⼦运动。
【图12-2】两条曲线上都有三个不同的⼒学状态和两个转变（简称三态两转变）。
玻璃态：链段运动被冻结，此时只有较⼩的运动单元（如链节、侧基等）能运动，以及键长、键⾓的变化，因⽽此时的⼒学性质与⼩分⼦玻璃差不多，受⼒后形变很⼩（0.01%~0.1%），且遵循Hooke 定律，外⼒除去⽴即恢复。
这种形变称为普弹形变。
玻璃态转变：在3~5℃⼏乎所有物理性质都发⽣突变，链段此时开始能运动，这个转变温度称为玻璃化（转变）温度，记作Tg 。
⾼弹态：链段运动但整个分⼦链不产⽣移动。
此时受较⼩的⼒就可发⽣很⼤的形变（100%~1000%），外⼒除去后形变可完全恢复，称为⾼弹形变。
⾼弹态是⾼分⼦特有的⼒学状态。
黏流温度：链段沿作⽤⼒⽅向的协同运动导致⼤分⼦的重⼼发⽣相对位移，聚合物呈现流动性，此时转变温度称为流动温度，记作Tf 。
《分子热运动》
通过研究气体分子的碰撞行为和能量传递机制，实验验证了温度的 微观解释。
材料性能的改善
1 2 3
材料改性
通过控制材料的微观结构和分子热运动，可以 改善材料的宏观性能，如硬度、韧性、耐腐蚀 性等。
增韧机制
在聚合物材料中引入弹性粒子或进行交联改性 ，可以增强材料的韧性。这涉及到分子热运动 对材料微观结构和性能的影响。
新材料的研发需要深入了解材料的组成、结构和性质，而分 子热运动与材料的性能密切相关。通过研究分子在热环境中 的运动行为，可以更好地理解材料的物理和化学性质，为新 材料的研发提供指导。
例如，研究高分子的热膨胀系数、弹性模量、热导率等性质 时，需要考虑分子在热环境中的运动行为以及分子间相互作 用。通过分子热运动的理论和实验研究，可以为新材料的研 发提供设计思路和优化方向。
分子热运动
2023-11-04
目录
• 分子热运动的概述 • 分子热运动的原理 • 分子热运动的现象 • 分子热运动的应用 • 分子热运动的实验研究 • 分子热运动的未来发展
01
分子热运动的概述
什么是分子热运动？
• 分子热运动是指组成物质的微观粒子（如原子、分子等）在 热力学平衡状态下的随机运动。这种运动是物质内部微观粒 子的无规则运动，其运动程度可以用温度来衡量。
分子热运动与生命科学
生命科学是研究生命现象和生命过程的科学，而分子热运 动与生命科学密切相关。生物体内的化学反应、物质传输 、信息传递等过程都涉及到分子在热环境中的运动行为。
通过研究生物大分子的热运动行为，可以深入了解其结构 和功能，为疾病的诊断和治疗提供理论支持。例如，研究 蛋白质分子的热稳定性可以揭示其功能和病变机制，为药 物设计和疾病治疗提供新的思路。
多角度设计“分子运动论”教案：开拓学生思维视野
在现代科学教育中，科学教育已经不再是传统的灌输式教育，而是融合了各种先进的教学方法和技术，形成了多样性和创意性相结合的教学方式。
在分子运动论的教学中，学生们需要通过不同角度来看待这个问题，从而开拓他们的思维视野。
今天，我们将通过多个角度来设计一份教案，帮助学生们更好地理解和掌握分子运动论知识。
一、实验角度在教学过程中，教师可以设计简单的实验，带领学生们从实验中体会分子运动的规律和特性。
此项实验可以运用一种气体，例如氧气或氮气，将气体分别装到两个狭长的圆筒中，并将两个圆筒相连。
在圆筒中间加入一个活塞，当推动活塞时，气体分子就开始穿过通道，进入另一个圆筒。
学生们可以记录实验流程，并在实验后讨论分子运动论所涉及的基本概念和规律，如温度、压力、体积、分子碰撞等。
二、图形表示角度通过图形表示的方式，让学生们从不同视角来理解分子运动论。
通过绘制出不同气体分子的分子图，学生们可以进一步了解气体分子的运动方式以及碰撞的规律。
此外，对于温度、压力和体积等各种变量，可以通过图形呈现，让学生们在感性理解的同时，慢慢加深对分子运动论的认识。
三、模拟模型角度借助计算机模拟软件，让学生们有机会通过对分子动力学等模拟模型的探究，对分子运动论的基本知识进行深入了解。
针对此项教学方式，老师可以在分子运动规律、物质力学等方面，选择一些经典的模拟实验让学生们学习。
例如，通过设置气体容器的大小、温度和分子组成，学生们可以观察和分析气体分子运动规律及其对物质力学的影响，从而加深对分子运动论理论的学习和理解。
四、比较角度通过分析不同状态下物质的分子特性，学生们可以加深对分子运动论的了解。
例如，对于固体、液体和气体，学生们可以探究它们的形态、分子组成、分子间力和温度等方面的区别，以及不同运动规律的表现形式。
此项教学方式可以让学生通过对比来理解分子的特性，并进一步掌握分子运动规律和基本概念。
五、生活应用角度学生们往往对某些具有生活应用的分子运动论理论，更为好奇和感兴趣。
分子运动和内能关系
内能越大，分子运动越剧烈
内能与温度有关
内能变化对分子运动的影响
内能变化影响分子运动的方向和速度
内能增加，分子运动速度加快
内能减少，分子运动速度减慢
内能变化对分子间的相互作用力产生影响
分子运动与温度的关系
02
温度与分子运动的关系
分子热运动的剧烈程度与温度相关
温度是分子平均动能的标志
分子运动速度与温度呈正比
温度越高，分子运动越剧烈
温度对分子运动的影响
温度越高，分子运动越剧烈
分子运动与热运动相关
温度是分子平均动能的标志
分子运动与温度的关系是热力学的基础
分子运动对温度的影响
分子运动越剧烈，温度越高
温度是分子平均动能的标志
分子运动与温度呈正相关关系
温度升高，分子运动速度加快
分子运动与物质状态的关系
03
分子运动与热力学过程的联系
分子运动在热力学过程中的表现
分子运动与热力学过程的关系：分子运动是热力学过程的基础，通过分子运动的变化，热力学过程得以实现。
01
02
分子运动在热力学过程中的表现：分子运动在热力学过程中表现为扩散、传递和转化等过程，这些过程对热力学过程的影响至关重要。
分子运动对热力学过程的影响：分子运动的速率和方向对热力学过程有重要影响，如温度、压力和熵等热力学参数的变化。
添加标题
固态到液态：分子运动速度增加，但方向性减弱
添加标题
液态到气态：分子运动速度进一步增加，方向性更加随机
添加标题
气态到等离子态：分子运动速度达到最快，方向性消失
添加标题
分子运动与热力学过程的关系
04
热力学过程与分子运动的关系
分子运动与热力学过程的概念
再探分子运动实验
再探分子运动实验作者：***来源：《中学课程辅导·教师教育（上、下）》2021年第05期摘要：人教版初三化學上册有关“分子运动”的活动与探究实验，通过浓氨水挥发使酚酞溶液变红这一现象得出“分子在不停地运动”。
但该实验存在不易观察到分子的运动过程的缺陷。
笔者以教材实验为基础，对该实验进行补充、拓展，并运用于实际教学中，以形象、直观的实验展示引导学生构建分子运动的知识网络。
补充实验以本章试题中多次出现的实验——浓氨水与浓盐酸的白烟实验为基础，改进成较为完备的综合性实验。
关键词：改进实验;分子运动一、相关实验试题片段某化学学习小组通过实验探究分子的性质。
【查阅资料】浓氨水和浓盐酸都具有很强的挥发性。
【拓展探究】该小组同学在玻璃管两端同时放入蘸有试剂的棉花，做了如图所示实验，发现在玻璃罐内形成了白色烟环（成分为氯化铵），且白色烟环偏向蘸有浓盐酸的棉花一端。
【现象分析】写出该反应的文字表达式： ;白色烟环偏向于蘸有浓盐酸的棉花一端的原因是：。
实验内容分析：该实验原理是：浓氨水和浓盐酸都具有挥发性，挥发出来的氨气（NH3）和氯化氢（HCl）气体相遇发生反应，生成氯化铵（NH4Cl）即产生白烟的现象。
人教社高中化学教材中安排了氨与氯化氢的“空中生烟”实验（见图2）。
“氮肥的生产与使用”的课堂教学中，不少教师改进了氨气与氯化氢的“空中生烟”实验。
经常有试题引用该实验来解释分子在不断运动的原理。
氨分子与氯化氢分子在试管中不断地运动，通过产生的白烟说明二者相遇并发生了反应。
同时，进一步追问白烟产生的位置，从而解释分子的运动速率有差异，氨分子的运动速度比氯化氢分子更快。
二、改进实验设计1.实验装置如图3：2.实验步骤：①分别用体积相同的小棉球蘸取等量浓氨水和浓盐酸，迅速放入对应的细口瓶A、B中（A中放浓氨水，B中放浓盐酸，以下皆用A瓶和B瓶表示），用橡胶塞密封，静置片刻。
②取下塞子，迅速将两只细口瓶的瓶口相对，观察实验现象。
专题05 内能及内能的应用(第03期)-2023年中考物理真题分项汇编(全国通用)(原卷版)
专题05内能及内能的应用考点1分子热运动1．（2023·湖南长沙）下列现象能说明分子做无规则运动的是（）A．春风拂面，柳絮飞扬B．晨曦微露，雾漫山野C．百花齐放，花香四溢D．天寒地冻，大雪纷飞2．（2023·湖南益阳）安化腊肉是益阳的传统美食之一，制作时先在鲜肉表面均匀涂上食盐，过一段时间后，肉的内部也具有了咸味。
这一现象说明（）A．物质是由大量分子组成的B．分子在不停地做无规则的运动C．分子之间存在斥力D．分子之间存在引力3．（2023·内蒙古赤峰）两个相同的杯子中装有质量相同的冷水和热水，分别向两杯中放入同样的糖块，冷水杯中的糖块比热水杯中的溶解得慢，这是因为冷水温度低导致（）A．物质分子不运动B．水分子间没有间隙C．糖分子间没有斥力D．物质分子运动缓慢4．（2023·北京）如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。
抽掉玻璃板后，可以看到：，这属于扩散现象。
5．（2023·吉林）“生活就像剥圆葱，只要一直剥，总有一片会使你落泪”。
请用分子动理论的观点说明剥圆葱会落泪的原因。
考点2内能6．（2023·黑龙江齐齐哈尔）农历五月初五，人们喜爱煮茶叶蛋为节日增添一道美食。
下列关于制作茶叶蛋所涉及的物理知识，说法正确的是（）A．煮熟鸡蛋是通过做功增大鸡蛋内能B．蛋壳能轻松被敲碎，说明蛋壳分子间不存在引力C．蛋清从白色变成褐色的原因是发生了扩散现象D．茶叶蛋在汤中越泡越咸，说明分子运动剧烈程度与温度无关7.（2023·辽宁营口）关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（）A．温度高的物体含有的热量多B．物体吸收热量，温度一定升高C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体8．（2023·黑龙江龙东）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（）A．物体内能增大，温度一定升高B．物体温度升高，一定吸收了热量C．物体温度升高，内能一定增大D．物体内能增大，一定吸收了热量9．（2023·黑龙江牡丹江）（多选）下列生活实例中，通过做功改变物体内能的是（）A．用打气筒给轮胎打气B．利用太阳能热水器烧水C．古人钻木取火D．冬天常用双手摩擦取暖10．（2023·北京）（多选）下列说法正确的是（）A．运动的小球具有机械能，而不具有内能B．铁块很难被压缩，说明分子间只存在斥力C．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，将机械能转化为内能D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，原因之一是砂石的比热容比水的比热容小11．（2023·广西）我们在端午节有包粽子的习俗，煮粽子是利用的方式增大粽子的内能：粽香四溢，说明分子在不停地做无规则的。
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《聚合物的转变与松弛》复习题
1、下列物理量在T g 转变区域内，随着温度的改变如何变化？请画出示意图。
A 比容，
B 折光指数，
C 恒压热容，
D 弹性模量*，
E 力学损耗角正切*，
F 膨胀系数
2、用膨胀计法测定分子量不同的聚苯乙烯8个级分的玻璃化温度数据如下表所示：
310n -⨯
3.0 5.0 10 15 25 50 100 300 T g /K
316
339
356
362
366
370
371
372
试作T g －n M 图和T g －1/n M 图，并确定T g 与分子量关系式()g g n
K T T M =∞-。
3、将聚氯乙烯进行氯化，测得其含氯量（mCl%）与其玻璃化温度的数据如下:
m Cl %(质量) 61.9 62.3 63.0 63.8 64.4 66.3 T g /K
348
349
353
354
345
343
试根据上表数据：(1) 作出m Cl %－T g 曲线；(2) 解释曲线产生的原因。
4、解释如下现象：
(1) 聚合物的Tg 开始时随分子量增大而升高，当分子量达到一定值时，Tg 变为与分子量无关的常数；
(2) 聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等小分子物质时导致Tg 下降。
(3) 自由基聚合反应得到聚乙酸乙烯酯为非晶聚合物，水解后却得到了结晶性聚乙烯醇。
(4) 聚三氟氯乙烯能否结晶？为什么一定条件下加工成型后，可以得到透明的薄板材料？ (5) 在形变-温度曲线上，PMMA 的高弹平台比PS 宽。
(PMMA: T g =378K, T f =433K; PS: T g = 373K, T f =383K)
(6) 有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同（均为65％乙烯和35％丙烯），但其中一种室温时是橡胶状的，一直到稳定降至约-70℃时才变硬，另一种室温时却是硬而韧又不透明的材料。
为什么？
(7) 透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡数分钟就变为不透明。
为什么？ (8) 根据Avrami 指数n 的大小，可以初步判断聚合物结晶的成核与生长方式。
(9) 在Tg 以下和Tm 以上时，聚合物不结晶；在二者之间，结晶速率先增加后减小，存在一个最大结晶速率温度。
(10) 假塑性的聚合物熔体在低剪切速率和很高剪切速率时表现为牛顿流体。
(11) 线形脂肪族聚酯、聚氨酯、聚酰胺和聚脲结构如下所示，在给定n 值时，其熔点依次增大；当n 值逐渐增加时，其熔点都趋近于聚乙烯的熔点。
O O
NH
CH 2
n x
C
O
NH
CH 2
n x
H N
C O
NH
CH 2
n x
聚氨酯
聚酰胺
聚脲
O
C
O CH 2
n x
聚酯
5、比较下列三组聚合物的结晶难易程度：
(1)PE ，PP ，PVC ，PS ； (2)聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯； (3)PA 66，PA 1010．
6、一个线形聚合物从熔体结晶，结晶温度T c 的范围从K ︒270到K ︒330，每个样品用DSC 测定其熔点结果如下：
T c
/K
270 280 290 300 310 320 330 T m /K
300.0 306.5 312.5 319.0 325.0 331.0 337.5
用图解法计算其平衡熔点0
m T
7、从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在g T 的差别。
CH 2
CH 2
(1)
(150K) 和
CH 2
CH 3
(250K)
(2)
CH 2
CH C
O 3
(283K) 和
CH 2
CH O C
O CH 3
(350K)(3)
CH 2
CH 2O (232K) 和 CH 2
CH (358K)
(4)
CH 2
CH C
2H 5
O (249K)
和
CH 2
CH 2
CH CH 3
C
OCH 3
O (378K)
8、在下列三个图的十五根流变曲线中，属于胀流型（膨胀型）的为（ ），牛顿型的为（ ），假塑型的为（
）。
图中σ为切应力，
γ 为切变速率，a η为表观粘度。
（注：纵轴与横轴标度相等）
9、已知全同立构聚丙烯的T g =－10℃，T m =176℃，试作出-20 ~ 180℃聚丙烯结晶速度曲线示意图.
10、请回答：A 图中分子量分布宽度（MWD1 和MWD2）的大小顺序。
B 图中链的刚柔大小顺序，为什么？
12、从结构上说明下表中各聚合物的数值不同的原因，以及对聚合物成型加工的影响，请提出测试聚合物Eη
∆的一种实验方法。
( 为聚合物在T>Tg+100℃下表观粘流活化能)
13、有一聚合物的两个样品，用示差扫描量热法(DSC)测得的结果如下图所示，标出各( )处的物理意义，并说明从此图可以得到关于该聚合物结构的哪些结论?
14、将PET（商品名为Mylar或Dacron）从300℃（状态1）快速冷却到室温。
产生的材料是刚性的和完全透明的（状态2）。
然后将此试样加热至100℃（状态3）并维持在此温度，在此期间它逐渐变为不透明（状态4），接着冷却到室温又发现变硬，此时是不透明而不是透明体（状态5）。
该聚合物的T m＝267℃，T g＝69℃。
画出比容对温度的曲线草图，在图上标出T m和T g，以及上述状态1到状态5所在的位置。
E
η
∆
E
η
∆。