十一、热学(分子热运动、能量、气体)

十、热学（分子热运动、能量、气体）

1、分子的大小

(1)分子：物理中所说的分子指的是做热运动时遵从相同规律的微粒。在研究热现象时，组成物质的原子、离子或分子，统称为分子。

(2)分子的大小

①单分子油膜法粗测分子的大小

原理：把一滴油酸滴到水面上，

膜，如果把分子看成球形，的直径，如右图所示。

把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层和把分子看成球形等是理想化处理。

具体做法是：

a ．测出1滴油酸的体积V ；

b ．让这滴油酸在水面上尽可能散开，形成单分子油膜，用方格坐标纸测出水面上漂浮的油膜的面积S ，如右图所示；

c ．单分子油膜的厚度

d 等于油滴体积V 与油膜面积S 的比值。

一、知识网络

二、

画龙点睛

概念

d ＝V S

②利用离子显微镜测定分子的直径

一般分子直径的数量级为10－10m 。例如水分子直径是4×10－

10m ，氢分子直径是2.3×10－

10m 。

(3)分子模型的意义

把分子看作小球，是对分子模型的简化。实际上，分子结构很复杂，并不都是小球。因此说分子直径有多大，一般知道数量级就已经可以了。 2、阿伏加德罗常数

(1)阿伏加德罗常数：1mol 的任何物质都含有相同的粒子数，这个数就叫阿伏加德罗常

数。

用符号N A 表示此常数，N A ＝6.02×1023 mol －1，粗略计算时：N A ＝6.0×1023 mol －

1。 (2)宏观量与微观量及其联系 ①宏观量 体积V 质量m

密度ρ＝m V ＝M mol

V mol

摩尔体积V mol ＝

M mol

ρ

摩尔质量M mol ＝ρV mol 摩尔数n ＝m M mol ＝V

V mol

物体中所含的分子数N ＝n N A ②微观量

分子体积V 0＝1

6

πD 3(球体模型)

分子质量m 0

③宏观量与微观量的联系──桥梁是阿伏伽德罗常数N A 对固体和液体：分子体积V 0＝V mol

N A

对气体：每个分子占有的空间体积＝V mol

N A

对固体、液体和气体：分子质量m 0＝M mol

N A

(3)阿伏伽德罗常数的计算 N A ＝

M mol

m 0

(对固体、液体和气体都适用) ＝V mol

V 0

(只对固体、液体适用)

阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积（直径）等微观量联系起来。 3、物体是由大量分子组成的

例题：水的摩尔质量是1.8×10－

2kg/mol ，1 mol 水中含有6.0×1023个分子，则每个水分子

的质量是

m 0＝1.8×10－

2kg/mol 6.0×1023

mol

－1＝3.0×10－26

kg 总结：一般物体中的分子数目是很大的，一个分子质量是很小的。 例题：已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×105kg/m 3，求：

a ．质量是1g 的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)；

b ．计算出铁原子的直径。

解析：a ．1g 铁的物质的量是1/56mol ，其中铁原子的数目是n ＝1×1022个

b ．1g 铁原子的体积是V ＝m ρ＝1×10－

7m 3

1个铁原子的体积是V 0＝V n ＝1×10－

29 m 3

铁原子的直径10d 310m -=

=≈⨯ 4、扩散现象

(1)扩散现象

不同的物质互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。 (2)扩散现象证实一切物体的分子都在不停地运动着 (3)与扩散快慢有关的因素

扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散进行的越快。 扩散现象的本质是分子在运动，扩散现象的产生条件是两不同物质(或不同浓度的物体)相接触，影响扩散快慢的因素是温度高低。扩散现象说明了组成物质的大量分子在不停地做运动着。 5、布朗运动

(1)布朗运动：悬浮微粒在液体中所做的无规则运动，叫做布朗运动。 (2)影响布朗运动的因素

①颗粒的大小：颗粒越大，布朗运动越不明显。颗粒越小，布朗运动越明显。 ②温度的高低：温度越高，布朗运动越激烈。温度越低，布朗运动越不明显。 (3)布朗运动的特点

①布朗运动是无规则的，课本中的图线还是颗粒的运动轨迹； ②各种小颗粒均可做布朗运动；

③颗粒越小、温度超高，布朗运动越明显； ④布朗运动绝不会停止。 (4)布朗运动的产生原因

布朗运动的形成原因是液体中的颗粒受到液体分子碰撞的不平衡造成的，分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动根本原因。

(5)布朗运动反映的实质

布朗运动既不是液体分子的运动，也不是颗粒分子的运动。布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性 例题：关于布朗运动的下列说法中，正确的是（ C ）

A ．布朗运动就是分子的运动

B ．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映

C ．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映

D ．观察时间越长，布朗运动就越显著

E ．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动

解析：布朗运动指的是悬浮在液体或气体里的固体微粒的运动，不是分子本身的运动，所以A 错；

布朗运动是由于液体或气体分子无规则运动碰撞固体微粒产生的，因此可以从布朗运动间接反映液体或气体分子的无规则运动，所以B 错，C 正确。

布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小及温度有关，与观察时间长短无关，所以D 是错误的。

本题正确的答案：C

6、热运动：分子的无规则运动叫热运动。

7、分子间的相互作用力 (1) 分子间同时存在相互作用的引力和斥力

(2) 分子间的相互作用力是引力和斥力的合力

(3)分子间的作用力随距离变化的特点

①分子间引力和斥力随距离变化的特点

F 斥

↓

r ↑→ F 引↓ F 斥↑ r ↓→ F

引↑

②分子间的作用力与分子间距离的关系

a 、当r ＝r 0时，引力和斥力相等，分子力F ＝0，此时分子所处的位置为平衡位置。r 0的数量级为10－10

m ，如甲图；

b 、当r ＜r 0时，斥力大于引力，分子力F 表现为斥力，

如乙图；

c 、当r ＞r 0时，引力大于斥力，分子力F 表现为引力，

如丙图。

(4)分子间作用力的范围 当分子间距离r 大于10－9

m 时，分子力可以忽略不计。 8、固体、液体和气体的分子运动情况

(1)固体分子的运动情况

固体子间距离数量级在10－10m ，分子之间作用很大，绝大部分分子只能在各自平衡位置附近做无规则的振动。因而固体有一定的形状和体积。

(2)液体分子的运动情况

液体分子间有较强的作用力，分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。分子也存在移动性。所以液体在宏观上有一定的体积，而又有流动性，没有固定的形状。

(3)气体分子的运动情况

气体分子间距离的数量级在10－9m ，分子间除碰撞时有相互作用力外，彼此之间一般几乎没有分子作用力，分子在两次碰撞之间是自由移动的。所以气体在宏观上表现出没有一定的体积形状，可以充满任何一种容器。 9、分子的动能 温度

(1)运动的分子具有动能：做热运动的分子具有动能。

(2)分子热运动的平均动能：物体里所有分子的动能的平均值，叫做分子热运动的平均动能。

斥引 引斥 甲

斥引 引斥乙r ＞r 0

斥引

引斥 丙 →斥力变化比引力快