高中物理知识点总结：分子动理论、气体

一. 教学内容：分子动理论、气体

本章的知识点：

（一）分子动理论

1、分子动理论的基本观点

（1）物体是由大量分子组成

①单分子油膜法测量分子直径

用单分子油膜法粗测油分子直径的步骤。

测出一滴油的体积V；将油滴滴在水面上形成单分子油膜；测出油膜的面积S；算出油膜的厚度，即为油分子的直径d＝。

②阿伏加德罗常数

阿伏加德罗常数的测量值NA＝6.02×1023mol-1。阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。此处所指微观物理量为：分子体积υ、分子的直径d、分子的质量m。宏观物理量为：物体的体积V、摩尔体积Vm、物质的质量M、摩尔质量Mm、物质的密度ρ。

计算分子的质量：< 1263414971"> < style=' >

计算（固体、液体）分子的体积（或气体分子所占的空间）：计算物质所含的分子数：< "0" 1263414974">

③分子大小的计算

对于固体和液体，分子的直径d＝

对于气体，分子间的平均距离d＝

（2）分子永不停息地做无规则运动?D?D布朗运动

分子永不停息作无规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动。扩散现象在说明分子都在不停地运动着的同时，还说明了分子之间有空隙。布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。影响布朗运动激烈程度的因素：小颗粒的大小和液体的温度。能做明显的布朗运动的小颗粒都是很小的，一般数量级在10-6m，这种小颗粒肉眼是看不见的，必须借助于显微镜。

（3）分子间存在着相互作用力

分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是它们的合力。

分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，随分子间的距离r的减小而增大，但斥力的变化比引力快。

当r＝r0时，F引＝F斥，对外表现的分子力为0。其中r0为分子直径的数量级，约为10-10m。

当r

当r>r0时，F引>F斥，对外表现的分子力F为引力。

当r>10r0时，可认为分子力F为0。

2、气体分子运动与压强

①麦克斯韦速率分布规律：中间多，两头少

②气体压强的微观解释：容器中的气体分子在高速无规则运动时，容器壁受到分子的撞击更加剧烈。每个分子撞击容器壁产生的力是短暂的、不连续的，但容器壁受到大量分子频繁的撞击，就会受到一个稳定的压力，从而产生压强。气体分子的运动是无规则的，气体分子向各个方向运动的概率相同，对每个容器壁的撞击效果也相同，因此气体内部压强处处相等。气体温度升高时，高速率的气体分子数增多，整体上分子运动更加剧烈，分子使容器壁受到的撞击更加频繁，导致气体的压强增大。

3、温度与内能

①、分子的平均动能：温度是分子平均动能的标志。物体的温度越高，分子热运动越激烈，分子的平均动能就越大。

②、分子的势能：从宏观上看：分子的势能跟物体的体积有关。从微观上看：分

子势能跟分子间的距离有关。③、物体的内能：从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。

从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。

内能只与（给定）物体的温度和体积有关，与物体的运动速度以及相对位置无关。

（二）气体：

1、气体实验定律及其微观解释

①玻意耳定律（pv＝c）

气体的质量和温度一定，即分子总数和分子平均速率一定。气体的体积减小k倍，为原来体积的1/k，气体分子的密度就增大为原来的k倍，气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数就增大k 倍，气体压强也就增大k倍。气体体积增大时，情况恰好相反。可见，气体压强与体积成反比。

②查理定律（p/t＝c）

气体的质量和体积一定，即分子总数和单位体积气体分子个数，即密度一定，温度升高，由压强的微观解释可知压强增大

③盖?吕萨克定律（v/t＝c）气体的质量、压强一定，为使气体压强保持不变，则体积增大，当v↑→n↓→n/δt?δs↓→p↓趋势，当体积增大到一定程度时，这两种倾向相互抵消，压强保持不变，使压强保持不变，则体积应减小。

v↓→n↑→n/δt?δs↑→p↑趋势，当体积减小一定程度时，这两种倾向相互抵消，压强保持不变

2、饱和汽与湿度

（1）饱和汽

确切地理解“动态平衡”是掌握饱和汽的关键．密闭容器中同时存在着蒸发和液化两种过程．蒸发的快慢受液体温度的制约，液化的快慢受液面上汽的密度的制约．当每单位时间内从液体里逸出的分子数等于回到液体里的分子数、液面上方的汽的密度不再改变时，汽和液体之间就达到了“动态平衡”．设单位时间内从液体逸出的分子数平均为n；单位时间内返回液体的分子数平均为n′．当n′＝n时，汽液两相平衡，容器内液面位置不变；当n′＜n时，液体继续蒸发，液面下降，汽密度增大，此时汽是未饱和状态；当n′＞n时，汽体液化，液增加．从“动”的角度去认识一个现象。

体会（i）对某种物质的饱和汽来说，对应一定的温度，它有一定的密度，也就是有一定的压强．（ii）在同一温度时，某物质的饱和汽的密度大于未饱和汽的密度．在密闭容器内，通常饱和汽是汽液共存的，而未饱和汽只以汽态单独存在．（iii）对于某种物质来说，它的饱和汽压是随着温度的升高因双重原因而

增大（温度升高时，饱和汽密度增大，分子平均速率也增大，压强由于这双重原因而增大）．（iv）饱和汽压跟体积无关（因为它有液体作后备）．（v）不同种类的液体，其饱和汽压也有所不同，像乙醚，分子间内聚力小，容易蒸发，达到动态平衡时液面上的饱和汽密度较大，饱和汽压较大．

（2）湿度

①空气的干湿程度可用空气里含有水汽的密度来表示，让一定量的空气通过一段贮有吸收水汽的物质（如氯化钙）的管子，让该物质吸收水汽，由其前后质量差可知空气中含有的水汽密度．②、直接测定空气中的水汽密度比较麻烦，改用水汽的压强来表示干湿程度．由此引入绝对湿度．③、需要了解空气中的水汽离饱和状态的远近，引入相对湿度．④、直接测定空气中水汽的压强也是比较困难的，引入露点．⑤、介绍毛发湿度计和干湿泡湿度计．

【典型例题】

（一）物体是由大量分子组成的

例题1. 将1cm3的油酸溶于酒精，制成203的油酸酒精溶液。已知1cm3有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可测出油酸分子的直径为。

解析：设1cm3溶液的滴数为N，则1滴油酸酒精溶液的体积为υ＝ EQ \F(1,N) cm3。

由于取用的油酸酒精溶液的浓度为 EQ \F(1,200) ＝0.5%，故1滴溶液中油酸的体积为v0＝υ×0.5%＝ EQ \F(1,N) ×0.5%×10-6m3。

已知油酸薄层的面积为S＝0.2m2，所以油酸分子的直径为

d＝ EQ \F(v,S) ＝＝ EQ \F(1,NS) ×0.5%×10-6＝

例题2. 已知水的密度ρ＝1.0×103kg /m3，水的摩尔质量M＝1.8×10-2kg /mol。求：（1）1g水中含有多少水分子？

（2）水分子的质量是多少？

（3）估算水分子的直径。（保留两位有效数字）