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1、分子动理论的基本内容分子动理论的基本内容02分子热运动分子动理论分子动理论问题情境问题情境经过很长一段探索历程之后，人们逐渐认识到，这种运动是自然界中普遍存在的一种运动形式热运动。问题：为什么能够闻到沁人心脾的桂花香呢？热学是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一个重要组成部分。物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的1.分子研究物质的化学性质：组成物质的微粒是分子、原子或者离子定义：研究物体的热运动性质和规律：组成物体的微粒统称为组成物体的微粒统称为分子分子格尔德宾宁海因里希 1981年由格尔德宾宁及海因里希罗雷尔在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明，两位发明者因此与恩斯
2、特鲁斯卡分享1986年诺贝尔物理学奖扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图图中的每个亮斑都是一个碳原子 DNA分子结构图氯化钠晶体结构图显微镜下的远古细胞物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的放大上亿倍的蛋白质分子结构模型利用纳米技术把铁原子排成“师”字扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的2.分子的大小(1)极其微小：肉眼、光显微均不可见。扫描隧道显微镜可见单个分子或原子。(2)可用实验测量：分子看成小球，直径数量级
3、1010m把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1cm的球与分子相比物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的油酸分子分子的简化模型把分子看做小球3.分子模型把固体和液体的单个分子可看成是一个小球两种 模型把气体单个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心（近似处理方法）物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的固体、液体小球模型 dddd计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：分子的直径气体立方体模型立方体模型：计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气
4、体分子位于每个立方体中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即：气体分子间的平均距离物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的4.阿伏加德罗常数数值：1 mol的任何物质都含有相同的粒子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意义：定义：NA6.021023mol1微观宏观NA桥梁分子体积V0分子直径d分子质量m0物体的体积V0、摩尔体积Vm物质的质量m、摩尔质量M、物质的密度NA分子质量：分子体积：（气体分子除外）分子数量：宏观量微观量宏观量微观量02分子热运动分子动理论分子动理论二、分子热运动1.扩散现象不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象。1）定义：溴蒸
5、汽的扩散3）原因：2）特点物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。温度越高，扩散现象越明显。温度越高，扩散现象越明显。浓度大处向浓度小处扩散，且受浓度大处向浓度小处扩散，且受“已进入对方已进入对方”的分子浓度的限制，的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。直接证明直接证明组成物质的分子在不停地运动着。组成物质的分子在不停地运动着。分子无规则运动产生的分子无规则运动产生的。4）意义：5）应用：在纯净半导体材料中掺入其他元素。在纯净半导体材料中掺入其他元素。2.布朗运动实验观察花粉
6、颗粒的运动 每隔30s记下它们花粉颗粒的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示:1 1）图中折线是否为花粉的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？）图中折线是否为花粉的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？2 2）能否预测花粉颗粒下一时刻的位置？）能否预测花粉颗粒下一时刻的位置？不是花粉运动轨迹，也不是不是花粉运动轨迹，也不是水分子的运动径迹，水分子的运动径迹，是花粉是花粉位置的连线。位置的连线。1）布朗运动：悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。2）特点布朗运动永不停息。布朗运动永不停息。微粒越小，布朗运动越明显。微粒越小，布朗运动越明显。在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越
7、明显。在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越明显。宏观颗粒3）原因：大量液体大量液体(或气体或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。造成的。间接地反映间接地反映了液体了液体(或气体或气体)分子运动的无规则性。分子运动的无规则性。4)意义：布朗运动的影响因素：颗粒的大小和温度525045颗粒越小颗粒越小每一瞬间受到液体每一瞬间受到液体分子撞击的数目少分子撞击的数目少受力极易不平衡受力极易不平衡颗粒越大颗粒越大同时跟它撞击的分子数多同时跟它撞击的分子数多受力的平均效果互相平衡受力的平均效果互相平衡质量大，惯性大质量大，惯性大运动状态难改变运动状态难改变颗
8、粒越大越明显还是越小越明显？颗粒越大越明显还是越小越明显？影响因素影响因素颗粒大小颗粒大小布朗运动跟什么因素有关？布朗运动跟什么因素有关？颗粒小温度高瞬间与微粒撞击的分子数越少撞击作用的的不平衡性越明显液体分子运动越激烈布朗运动越明显对布朗微粒撞击频率和强度越高综上：颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显综上：颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显布朗运动布朗运动扩散现象扩散现象区别区别固固体体颗颗粒粒足足够够小小，悬悬浮浮在在气气体体或液体中或液体中.两两种种不不同同物物质质相相互互接接触触，彼彼此此进入对方进入对方.温度高低，颗粒大小温度高低，颗粒大小.温温度度高高
9、低低，物物质质的的密密度度差差，溶溶液的浓度差液的浓度差.是是液液体体或或气气体体分分子子无无规规则则运运动动的反映的反映.是物质分子的无规则运动是物质分子的无规则运动.联系联系布朗运动与扩散现象的区别与联系 扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动。把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。温度越高，热运动越激烈布朗运动是热运动的布朗运动是热运动的宏观体现宏观体现，热运动是布朗运动的，热运动是布朗运动的微观微观本质本质.布朗运动是热运动的布朗运动是热运动的间接间接反映反映，扩散现象是热运动的扩散现象是热运动的直接直接反映反映.1）定义：3）说明2）特点：热运动永不停息
10、无规则03分子间的作用力分子动理论分子动理论分子间的作用力分子间的作用力分子间存分子间存在着间隙在着间隙分子间的作用力分子间的作用力拉伸物体需要用力拉伸物体需要用力.引力作用引力作用把两块纯净的铅压紧，把两块纯净的铅压紧，两块铅就合在一起。两块铅就合在一起。压缩物体要用力压缩物体要用力斥力作用斥力作用固体和液体的体固体和液体的体积很难被压缩积很难被压缩综上所述：综上所述：分子间分子间引力引力和和斥力斥力是是同时存在同时存在的！的！分子间的作用力分子间的作用力F F0 0r r纵轴表示分子间的作用力纵轴表示分子间的作用力正值表示正值表示F斥斥横轴表示分横轴表示分子间的距离子间的距离负值表示负值表
11、示F引引分子间分子间引力和斥力引力和斥力随分子间距的变化随分子间距的变化曲线曲线r0F斥斥F引引分子间的引力和斥力都分子间的引力和斥力都随随分子分子间的间的距离增大而减小距离增大而减小，但斥力但斥力比比引力引力变化更变化更 快快 。分子间的引力和斥力同时存在，分子间的引力和斥力同时存在，实际表现实际表现出来的分子力是出来的分子力是分子分子引力和斥力的合力（分子力）。引力和斥力的合力（分子力）。分子间的作用力分子间的作用力分子间的作用力分子间的作用力分子力分子力随分子间距的变化规律随分子间距的变化规律0FF斥斥斥斥F引引引引F分分分分rr0当当r=r0=10-10m时，时，F引引F斥斥，分子力，
12、分子力F分分0，分子处于，分子处于平衡状态平衡状态。当当rr0时，时，F斥斥F引引，分子力表现为引力。随，分子力表现为引力。随r 的增加，分子的增加，分子力力先先增大增大后后减小。减小。当当rr0时，时，F斥斥F引引，分子力表现为斥力。随，分子力表现为斥力。随r的减小，分子力的减小，分子力增大。增大。当当r10r0（10-9m）时，分子力等于）时，分子力等于0。10r0 分子间作用力是带正分子间作用力是带正电的原子核和带负电的电电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。子的相互作用引起的。分子动理论我们已经知道：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。这
13、就是分子动理论的基本内容。在热学研究中常常以这样的基本内容为出发点，把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。这样建立的理论叫作分子动理论由于分子热运动是无规则的，所以，对于任何一个分子而言，在每一时刻沿什么方向运动，以及运动的速率等都具有偶然性；但是对于大量分子的整体而言，它们的运动却表现出规律性。在本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律。典例：典例：（多选）（多选）图中实线为分子力随两分子间距离的变化图像，虚线图中实线为分子力随两分子间距离的变化图像，虚线为为分子间的斥力随两分子间距离的变化图像，虚线分子间的斥力随两分子间距离的变化图像，虚线为分子间的引力随两分为分子间的引力
14、随两分子间距离的变化图像，据此可知（）子间距离的变化图像，据此可知（）A A分子间同时存在相互作用的引力和斥力分子间同时存在相互作用的引力和斥力B B分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小C C当两分子间的距离为当两分子间的距离为r r0 0时，分子间的引力和斥力都为零时，分子间的引力和斥力都为零D D当两分子间的距离大于当两分子间的距离大于r r0 0时，分子力随分子间距离的增大不发生改变时，分子力随分子间距离的增大不发生改变AB典例：典例：（多选）（多选）如图所示，图线甲和图线乙为两分子之间的引力以及斥力如图所示，图线甲和图线乙为两分子之间的引力以及斥力随两分子之间距离变化的规律图线，且两图线有一交点，假设分子间的平随两分子之间距离变化的规律图线，且两图线有一交点，假设分子间的平衡距离为衡距离为r r0 0则下列说法正确的是（）则下列说法正确的是（）A A图线甲为分子引力随分子间距离变化的图线图线甲为分子引力随分子间距离变化的图线B B图线乙为分子引力随分子间距离变化的图线图线乙为分子引力随分子间距离变化的图线C C两图线的交点对应的横坐标为两图线的交点对应的横坐标为r r0 0D D如果两分子之间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得慢如果两分子之间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得慢AC