第一章 第1节 物体是由大量分子组成的

本章主要介绍关于分子动理论的基本内容及热现象。从研究的角度看有两个方面：一方面是关于热现象的宏观理论，研究热现象的一般规律；另一方面是关于热现象的微观理论，从分子运动的角度研究宏观热现象的规律。分子动理论就是热现象微观理论的基础。

本章从分子动理论的观点从微观认识热现象，分子动理论是宏观现象与微观本质间联系的桥梁，是热学的基础，高考的热点，题目集中在分子动理论和估算分子大小、数目方面。

本章的重点是分子动理论的基本内容，难点是分子间相互作用力的认识。

第1节物体是由大量分子组成的

一、物体的组成

在热学范围，由于原子、分子或离子遵循相同的热运动规律，因此在讨论热运动时，往往不区分原子、分子或离子，故物体是由分子组成的。

二、分子的大小

多数分子的直径的数量级为10－10_m。

三、阿伏伽德罗常量

1．定义：1 mol的任何物质都含有相同的分子数，这个数量用阿伏伽德罗常量表示。

2．数值：N A＝6.02×1023 mol－1。

3．意义：阿伏伽德罗常量把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了。

四、分子之间存在空隙

固体、液体、气体分子间均存在空隙，气体分子间的空隙(距离)要比分子的线度大的多。

1．判断：

(1)分子间距离等于分子的直径。( ) (2)密度等于分子质量除以分子体积。( )

(3)分子体积等于摩尔体积与阿伏伽德罗常数的比值。( ) 答案：(1)× (2)× (3)×

2．思考：既然固体分子之间有空隙，为什么一般情况下，盛水的金属容器没有出现渗水现象？

提示：固体和液体分子之间的空隙很小，一般情况下，完好的金属容器不会出现渗水现象，只有在高压情况下才可能出现。

1.分子

分子是具有各种物质的化学性质的最小粒子。实际上，构成物质的单元是多种多样的，或是原子(如金属)或是离子(如盐类)或是分子(如有机物)。在热学中，由于这些微粒做热运动时遵从相同的规律，所以统称分子。

2．计算时常用的分子模型

分子的实际结构是很复杂的，可以把单个分子看成一个立方体，也可以看成一个小球。

(1)分子直径的数量级为10

－10

m 。

(2)分子体积的数量级一般为10－29 m 3。 (3)分子质量的数量级一般为10

－26

kg 。

对于分子模型，无论是球体还是立方体，都是一种简化的理想模型，实际的分子是有复

杂结构的，在用不同的模型计算分子的大小时，所得结果会有差别，但分子直径的数量级一般都是10－10 m 。

1．[多选]下列说法中正确的是( ) A ．物体是由大量分子组成的

B. 无论是无机物质的分子，还是有机物质的分子，其分子大小的数量级都是10－10

m

C ．本节中所说的“分子”，包含了单原子分子、多原子分子等多种意义

D ．分子的质量是很小的，其数量级为10

－19

kg

解析：选AC 有些大分子特别是有机大分子的直径数量级会超过10－10 m ，故B 错；分子质量的数量级，对一般分子来说是10－26 kg ，则选项A 、C 正确。

N A 表示，其值为6.02×1023mol －

1。

2．阿伏伽德罗常数是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。

3.

常见关系式如下： (1)物质的量n ＝

m M L ＝V V L

。 (2)物质的摩尔体积V L ＝M L

ρ。 (3)物质的密度ρ＝m V ＝M L

V L 。

(4)分子的总个数N ＝nN A 。 (5)一个分子的质量M 0＝M L

N A

。 (6)一个分子的体积V 0＝

V L N A ＝M L

ρN A

(用于固体、液体)。 (7)固体、液体分子的直径d ＝

36V L

πN A

。

(8)气体分子间的距离L＝3V

L

N A。

气体分子不像固体、液体分子一样紧密排列，气体分子在一个正方体的空间范围内活动，可近似认为气体分子均匀分布，每个气体分子占据一个正方体，其立方体边长为气体分子间的距离。

2．从下列数据组可以算出阿伏伽德罗常量的是()

A．水的密度和水的摩尔质量

B．水的摩尔质量和水分子的体积

C．水分子的体积和水分子的质量

D．水分子的质量和水的摩尔质量

解析：选D阿伏伽德罗常量是指1 mol任何物质所含有的分子数，对固体和液体，阿伏伽德罗常量N A＝摩尔质量/分子质量或N A＝摩尔体积/分子体积，故D选项正确。

[例1]×10－8 m3的金刚石内含有多少个碳原子？一个碳原子的直径大约是多少？(碳的摩尔质量M A＝12×10－3 kg/mol) [思路点拨]解答本题可按以下思路分析：

分子看做

弹性小球―→明确体积、密度和

摩尔质量的关系―→

求分子个数

及分子直径

[解析]金刚石的质量

m＝ρV＝3.5×103×6.4×10－8 kg＝2.24×10－4 kg。

设碳原子数为n，则n＝m

M A N A

＝1.1×1022个。

把碳原子看做是球体模型，则一个原子的体积为：

V＝

M A ρ·N A

又V＝4

3π(

d

2)

3＝1

6

πd3。