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九 第十三章 第一节 分子热运动

初中物理知识总结

本章内容要点

四个概念:扩散、内能、热置、比热容

—个基本理论:分子动理论

一个实验:比较不同物质吸热的情况

四个重要演示实验:气体的扩散、扩散快慢与温度的关系、分子之间有引力、做功改变内能

—个应用:水比热容大的应用

两个基本公式:Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)

两种方法:转换法、控制变量法

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1.知道常见的物质是由分子、原子构成的,了解分子的大小。

2.知道一切物质的分子都在不停地做无规则热运动,了解分子热运动。

3.能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释。

相关知识链接

1.运动有多种形式:如机械运动,微观世界里分子、原子的运动,电磁运动,生命运动等。

2.油能漂浮在水面上是因为油的密度小,水的密度大。

3.固体和液体都有一定的体积,固体有一定的形状,液体和气体没有一定的形状。

4.知道分子之间存在着相互作用力。

5.知道分子热运动的快慢与温度的关系。

知识点一 物质的构成

1.物质的构成

常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。无论是生命体还是非生命体,无论大或小,都是由分子、原子等粒子构成的。

提示

有的物质是由分子构成的,如氧气、水等;有的物质是由原子构成的,如铁、铝等;还有些物质是由离子构成的。

2.分子很小

用肉眼和光学显微镜无法看到,只能靠电子显微镜才能观察到(如图13-1-1所示)。如果把分子看成球形,一般分子的直径只有百亿分之几米,人们通常以10-10m为单位来量度分子。

提示

分子尺度很小,凡肉眼直接观察到的物体都不是分子,如打成细末的铜粉、铁粉,细小的水珠、烟雾、灰尘等。

3.分子数量巨大

例如,草叶上的一颗小露珠,就有1021个水分子。假如有一个小昆虫,每秒喝掉1万个水分子,喝完这颗小露珠,就要用30亿年!

4.分子间有间隙

(1)实验探究:把50mL酒精倒入装有50mL水的试管里,堵住试管口,把试管颠倒几次,最后总体积小于100mL。

(2)实验表明:分子间存在着间隙。混合后水分子和酒精分子彼此进入对方的分子间隙中,导致总体积变小。

(3)分子间存在间隙的实例:固体、气体被压缩后体积变小(此实例不能说明分子体积变小)、6000L的氧气加压后可装入容积为40L的容器中等。

知识点二 分子热运动

1.实验探究:物质的扩散

注意

将密度大的二氧化氮气体和硫酸铜溶液放在下面,密度小的空气和清水放在上面,目的是使密度大的物质处于下方,从而避免重力对实验造成影响。

方法技巧

判断是否属于扩散现象的方法

(1)区分分子与宏观物体:分析题目中的研究对象是分子还是宏观物体。能用肉眼直接看到的物体或微粒,无论多小都不是分子,它们在外力作用下的运动,属于机械运动。

(2)区分是自发的运动还是受外力的运动:分子运动是自发的,并不是在外力(如重力、风力等动力) 作用下形成的。这里要特别注意区别用机械的方法(如搅拌),或因外力使物体发生的宏观运动。

2.扩散现象

方法技巧

转换法在分子热运动中的应用

尽管眼睛不能直接观察到物质内部分子的运动,但我们可以根据宏观的可观察到的扩散现象,通过推理来感知分子的运动,这种通过直接感知的现象,推测无法直接感知的事物的科学研究方法称为转换法。

(1)定义:不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫做扩散。

提示

同种物质混合不属于扩散现象。

(2)扩散现象表明:一切物质的分子都在不停地做无规则运动,同时还说明分子之间有间隙。

(3)气体的扩散速度最快,次之是液体,固体的扩散速度最慢。从气体、液体和固体的扩散速度可知,气体分子的无规则运动最剧烈,固体分子的无规则运动最不剧烈。

常见的扩散现象有炒菜的味道、鲜花的香味、装修房屋内甲醛的气味、长时间堆放煤的墙角变黑等。

不属于分子无规则运动的有尘土飞扬、雪花飞舞、树叶飘落、沙尘暴、 花粉颗粒的运动、冰熔化、铁生锈等。

3.分子的热运动

(1)实验探究:分子运动与温度的关系。

(2)定义:因为分子的无规则运动与温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。

(3)物体温度越高,分子运动越剧烈。

注意

任何温度下,构成物质的分子都在不停地做无规则运动,仅是运动速度不同。不能错误地认为0℃以下的物质的分子不会运动。

知识点三 分子间的作用力

1.现象探究:分子间的相互作用力

拓展

用来演示分子之间有引力的两个铅柱的直径是20mm,高度是50mm,最多能吊起重为60N的物体。有的同学认为两个铅柱结合起来是由于大气压的作用,为了排除大气压力这个因素,可以在铅柱下不断增加钩码,直到铅柱被拉开,记下下面的铅柱和钩码的总重力,然后根据铅柱的直径计算出铅柱的横截面积,再根据公式F=pS计算出大气压力,比较大气压力和铅柱、钩码的总重力,会发现铅柱、钩码的总重力远远大于大气压力,说明分子间有引力作用。

2.类比法理解分子间引力和斥力的关系

我们可以利用弹簧连着的小球类比分析分子间的作用力。

方法技巧

类比法

分子间作用力不直观,我们不能直接感受到它的存在,但它的特点与弹簧拉伸或压缩时表现出的力的特点相似,两者加以比较,有助于我们进一步理解分子间作用力的特点,像这样的方法叫类比法。

提示

分于间同时存在着引力和斥力。当固体被拉伸时,分子间的距离变大,作用力表现为引力;当固体被压缩时,分子间的距离变小,作用力表现为斥力。

3.分子间存在着引力和斥力的现象

(1)说明分子间存在引力的现象:很多物体有一定的形状;在荷叶上,两滴水靠近时可自动合并为一滴水;铁棒很难被拉断;两块底面磨平的铅块相互紧压后会结合在一起等。

(2)说明分子间存在斥力的现象:气体不能被压缩到无限小,固体和液体很难被压缩等。

(3)不同物质分子间的引力和斥力也不一样,例如相同粗细的一根稻草和一根铁丝,稻草与铁丝相比,稻草很容易被拉断,这是因为稻草分子之间的引力远小于铁分子之间的引力。压缩物体时,有的容易压缩(如气体),有的很难压缩(如固体、液体),这就是不同物质斥力大小不一样的缘故。

4.物质三态的分子结构及宏观特征对比

提示

物质三态的分子间距离不同,决定了物质三态时分子间的作用力不同,从而导致物体的形状和体积方面也就有很大的不同。分子间的引力使得固体和液体能保持一定的体积而不致散开;由于斥力的存在,使得分子已经离得很近的固体和液体很难进一步压缩。

提示

分子间的引力和斥力的作用范围是很小的,只有分子彼此靠得很近时才能产出,分子间的距高太大(大于分子直径的10倍)时,分子间的作用力就变得十分微弱甚至为零。

考点一 运用分子动理论解释热现象。

【例】学习了分子动理论之后,欣欣同学总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结中不正确的是( )。

A.腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中

B.人造木板粘结剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染

C.用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力

D.“破镜不能正圆”是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱

【解析】把鸭蛋放在盐水里一段时间,鸭蛋就变咸了,这就是鸭蛋与盐之间的扩散现象,是分子热运动的表现,故A正确;由于分子在不停地做无规则的运动,人造木板粘结剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染,故B正确;用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的引力,故C错误;当分子间的距离大于分子直径的10倍时,分子间的作用力就变得十分微弱了,“破镜不能重圆”就是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱的缘故,故D正确。

【答案】C

易误点二 机械运动和分子的热运动。

【易误点辨析】

分子不停地做无规则运动与外力作用下的机械运动是不同的

【例】下列现象表明分子做无规则运动的是( )。

A.灰尘四起

B.花香满园

C.雪花飘飘

D.黄沙扑面

【解析】灰尘、雪花、黄沙都是宏观物体,它们的运动属于机械运动;分子运动是肉眼看不见的运动,花香满园是一种扩散现象,说明了分子做无规则运动。

【答案】B

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