高中物理 第1章 分子动理论与统计思想 3 分子的热运动教师用书 教科版选修3-3

3.分子的热运动

学

习目标知识脉络

1.知道什么是扩散现象，知道扩散现

象产生的原因．(重点)

2．知道什么是布朗运动，理解布朗

运动产生的原因．(重点)

3．通过对布朗运动产生原因的分

析，培养学生分析和解决问题的能

力．(重点、难点)

4．知道什么是分子的热运动，理解

分子热运动与温度的关系．(难点)

扩散现象

[先填空]

1．扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象．

2．产生原因：是由物质分子的无规则运动产生的．

3．发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象．

4．意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动．

5．规律：温度越高，扩散现象越明显．

6．应用：在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件．

[再判断]

1．在一杯开水中放上点糖，整杯水变甜了，是扩散的原因．(√)

2．冷水和热水都能使红墨水扩散，说明扩散快慢与温度无关．(×)

3．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明．(√)

[后思考]

扩散现象是否是由对流和重力引起的？

【提示】扩散现象不是由对流和重力引起的，是由分子的无规则运动引起的．

1．影响扩散现象明显程度的因素

(1)物态

①气态物质的扩散现象最快、最显著．

②固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显．

③液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间．

(2)温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著．

(3)浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著．

2．分子运动的两个特点

(1)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．

(2)无规则：单个分子的运动无规则，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．

1．如图1­3­1所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法不正确的是( )

图1­3­1

A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色

B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色

C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色

D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红综色E．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会运动到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致

【解析】因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮分子均匀混合，整体是淡红棕色．

【答案】BCD

2．扩散现象不能说明( )

【导学号：74320007】A．物质是由大量分子组成的

B．物质内部分子间存在着引力

C．物体内部分子间存在着斥力

D．分子间存在着空隙

E．分子在做无规则的运动

【解析】扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，因而说明了分子间存在着空隙；扩散现象不是外界作用引起的，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．

【答案】ABC

3．下列四种现象中，属于扩散现象的有( )

A．雨后的天空中悬浮着很多的小水滴

B．海绵吸水

C．在一杯开水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸

D．把一块煤贴在白墙上，几年后铲下煤后发现墙中有煤

E．春天在公园里散步，随处都能闻到花香味

【解析】扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方中去的现象，它是由分子运动引起的．天空中的小水滴不是分子，小水滴是由大量水分子组成的，这里小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为，故A项不对．同样海绵吸水也不是分子运动的结果，故B项也不对．而整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间所致，墙中有煤也是煤分子渗透的结果，春天各种花的芳香分子扩散到空气中传得很远，故C、D、E项正确．

【答案】CDE

扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映.

布朗运动、热运动

[先填空]

1．概念：是悬浮在液体(气体)中的微粒不停地做无规则运动

2．产生的原因：大量液体(气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的

3．影响布朗运动的因素

(1)颗粒大小：颗粒越小，布朗运动越明显．

(2)温度高低：温度越高，布朗运动越剧烈．

4．意义：反映了分子在永不停息地做无规则运动．

5．热运动

(1)定义：分子的无规则运动．

(2)特点：①永不停息；②运动无规则；③温度越高，分子热运动越剧烈．

[再判断]

1．悬浮微粒的无规则运动是布朗运动．(√)

2．微粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈．(√)

3．布朗运动可以用肉眼直接观察．(×)

4．布朗运动反映了分子做永不停息的热运动．(√)

[后思考]

冬天，一缕阳光射入教室内，我们看到教室内尘埃上下流动是布朗运动吗？将布朗运动的装置由实验室移到运动的电梯内，小颗粒的运动是否更明显？

【提示】做布朗运动的颗粒直径大约在10－6m左右，人直接用肉眼是看不见的，需借助显微镜观察，所以教室内看到尘埃的运动不是布朗运动．

布朗运动是液体分子无规则运动撞击悬浮颗粒引起的，运动的剧烈程度只与温度和颗粒大小有关，与外界其他因素如实验装置是否移动无关．

1．布朗运动的产生原因及影响因素

(1)布朗运动的无规则性．悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的．

(2)微粒越小，布朗运动越明显．悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，它来自各方向的冲击力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显．

(3)温度越高，布朗运动越剧烈．温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，微粒越不易平衡，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈．

2．布朗运动的实质

布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的剧烈程度与温度有关．