高二物理选修3-3-7.1物体是由大量分子组成

1、第七章第七章分子动理论分子动理论选修选修33热学中所说的分子与化学中所说的分子不同热学中所说的分子与化学中所说的分子不同： 化学中讲的分子是：具有各种物质的化化学中讲的分子是：具有各种物质的化学性质的最小微粒。学性质的最小微粒。 实际上构成物质的单元是多种多样的，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（盐类）或是分或是原子（如金属）或是离子（盐类）或是分子（如有机物）。子（如有机物）。 在热学中，由于原子、离子、分子这些微在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分子。子。 一、分子的大小一、分子的大

2、小 组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。 那怎么才能看到分子呢？那怎么才能看到分子呢？ 扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜（能放大几亿倍！）（能放大几亿倍！）扫描隧道显微镜，扫描隧道显微镜，1982年用此人类才观年用此人类才观测到物质表面原子的测到物质表面原子的排列排列 我国科学家我国科学家用扫描隧道显用扫描隧道显微镜拍摄的石微镜拍摄的石墨表面原子的墨表面原子的排布图，排布图， 图中的每个图中的每个亮斑都是一个亮斑都是一个碳原子碳原子. dd固体、液体固体、液体小球模型小球

3、模型ddd气体气体立方体模型立方体模型dd实际分子的结构是复杂的，单个分子可看实际分子的结构是复杂的，单个分子可看作小球也可看作立方体作小球也可看作立方体 小球模型：在计算小球模型：在计算固、液体固、液体分子大小时，作为一个近似分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球的物理模型，可把分子看成是一小球. .则：则：306Vd 立方体模型：对立方体模型：对气体气体可以把分子当作是一个小立方可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离均距离. .即即 3占Vd 分子直径分子直径 气体分子间的气体分子间的平

4、均距离平均距离怎样才能知道分子的大小呢？怎样才能知道分子的大小呢？2.具体做法是：具体做法是： 把一滴把一滴稀释的稀释的油酸滴到水面上，油酸在水油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径的直径.1.有一种粗略测定分子大小的方法叫有一种粗略测定分子大小的方法叫油膜法油膜法. 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理。了理想化处理。把分子看成球形把分子看成球形. . 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层把滴在

5、水面上的油酸层当作单分子油膜层. .油分子一个紧挨一个整齐排列油分子一个紧挨一个整齐排列; ;d-单分子油酸的直径单分子油酸的直径V-一滴一滴油酸分子的体积油酸分子的体积=S-一滴一滴油酸分子的面积油酸分子的面积 油酸酒精浓度总滴数油酸酒精总体积水水油酸分子油酸分子d互补法互补法SVd 油酸分子油酸分子d 例：例：已知体积已知体积V V= =1 1mmmm3 3的一滴油，在水面上形成面积的一滴油，在水面上形成面积S S= =3.53.5m m2 2的油膜，那么这种油分子的直径的油膜，那么这种油分子的直径d d为多少为多少m m？ 油膜法估算分子直径公式油膜法估算分子直径公式VdS931021

6、102.9 103.5mmm分子直径的数量分子直径的数量级级10-10m1 1、体积是、体积是1010-4-4cmcm3 3的油滴滴于水中，若展开的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是（成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是（ ） A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 C C10106 6cmcm2 2 D D10108 8cmcm2 2【课堂练习课堂练习】B242103410101010cmcmcmdVs一、分子的大小一、分子的大小分子直径的数量级为分子直径的数量级为1010 m二、阿伏加德罗常数二、阿伏加德罗常数 1 mol 1 mol的

7、任何物质都含有相同的粒子数的任何物质都含有相同的粒子数 以水分子为例，知道了分子的大小就可以估算以水分子为例，知道了分子的大小就可以估算阿伏加德罗常数。阿伏加德罗常数。 1、已知每个水分子的直径是、已知每个水分子的直径是 ，每，每个分子的体积约为多少？个分子的体积约为多少？ 2、我们还知道水的摩尔体积是、我们还知道水的摩尔体积是 如果水分子是一个挨一个地排列的，那么如果水分子是一个挨一个地排列的，那么1mol水水所含的水分子数是多少？所含的水分子数是多少？【思考与讨论思考与讨论】m10-104molm /108 . 135 -一个水分子的体积：一个水分子的体积：32930103.361mdV1

8、 mol1 mol水中所含的水分子数：水中所含的水分子数： 123329350104 . 5m103 . 3mol/m108 . 1molVVNmol123mol1002. 6AN估算值估算值微观量：（微观量：（分子的质量、分子的体积、分子的直径分子的质量、分子的体积、分子的直径）宏观量：（宏观量：（物体的体积、物体的质量、物质的密度、物体的体积、物体的质量、物质的密度、 摩尔质量、摩尔体积摩尔质量、摩尔体积） N NA A= =6.0210 23 / mol这个数特别巨大：这个数特别巨大： 1 1mol水的的质量是水的的质量是1810-3Kg，也，也就相当我们喝一口水的质量，如果全世界就相当

9、我们喝一口水的质量，如果全世界60亿人同时亿人同时来数这些水分子，每人来数这些水分子，每人1秒钟数一个，秒钟数一个，300万年也数不万年也数不完。完。二、阿伏加德罗常数二、阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁微观微观 宏观宏观NA桥梁桥梁微观量的估算方法微观量的估算方法1 1、固体或者液体分子的估算方法：、固体或者液体分子的估算方法： 对固体或液体来说，分子间隙数量级远小于分子大对固体或液体来说，分子间隙数量级远小于分子大小的数量级，所以可以近似认为分子紧密排列，据这小的数量级，所以可以近似认为分子紧密排列，据这一理想化模型，一理想化模

10、型，1mol任何固体或液体都含有任何固体或液体都含有NA个分子，个分子，其摩尔体积其摩尔体积Vmol可以认为是可以认为是NA个分子体积的总和。个分子体积的总和。AmolAmolNMNVV0分子体积：分子体积：分子质量：分子质量：AmolAmolNVNMm0微观量的估算方法微观量的估算方法2 2、气体分子间平均距离的估算、气体分子间平均距离的估算：气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子平均气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子平均分布，且每个气体分子平均占有的空间设想成一分布，且每个气体分子平均占有的空间设想成一个小立方体，据这一微观模型，个小立方体，据这一微观模型，气体分子间的距气体分子间的距

11、离就等于小立方体的边长离就等于小立方体的边长d， 即：即：（d并非分子的直径）并非分子的直径）ddd3占Vd 微观量的估算方法微观量的估算方法3 3、物质分子所含分子数的估算、物质分子所含分子数的估算： 关键为求出分子的摩尔数，便可以利用阿关键为求出分子的摩尔数，便可以利用阿伏加德罗常数求出含有的分子数伏加德罗常数求出含有的分子数molAAAAmolmolmolMVMnn NNNNMVV分1.1.已知阿伏加德罗常数为已知阿伏加德罗常数为N NA A，铜的摩尔质量为，铜的摩尔质量为M M，密度为密度为（均为国际单位），则（均为国际单位），则（ ） A A1m1m3 3铜原子含原子数目为铜原子含原

12、子数目为NNA A/M/M B B1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M /NM /NA A C C1 1个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/NM/NA A D D1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是NNA AABC 【课堂练习课堂练习】练习：练习：水的分子量水的分子量1818，水的密度为，水的密度为10103 3kg/mkg/m3 3, ,阿阿伏加德罗常数为伏加德罗常数为N NA A=6.02=6.0210102323个个/ mol/ mol，则：，则：（1 1）水的摩尔质量）水的摩尔质量M=_M=_18g/mol（2 2）水的摩尔体积）水的摩尔体积V=_V=_M/=18g/cm3

13、 （3 3）一个水分子的质量）一个水分子的质量mm0 0 =_ =_M/ NA =2.99 10-26 kg（4 4）一个水分子的体积）一个水分子的体积V V0 0 =_ =_V/ NA =2.99 10-23 cm3（5 5）10g10g水中含有的分子数目水中含有的分子数目N=_N=_mNA/M=3.344 1021 练习：练习：已知空气的摩尔质量是已知空气的摩尔质量是，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入深呼吸，约吸入450cm450cm3 3的空气，则做一次深呼吸所吸的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的

14、气体分子数量是多少？入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（标准大气压空气的摩尔体积为（标准大气压空气的摩尔体积为22.422.410-3m3/mol)kg/mol10293AM空气分子的平均质量为：空气分子的平均质量为： 32 602 32 91 04 .8 21 0k g6 .0 21 0AAMmN2.2.成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为： 6343450102910kg5.810kg22.410AAMmVV所吸入的分子数为：所吸入的分子数为： 4222605.810kg1.210()4.8310kgmNm个练习：练习：已知：水的摩尔质量

15、是已知：水的摩尔质量是1.81.81010-2-2kg/molkg/mol，水的密度是水的密度是1 110103 3kg/mkg/m3 3，求水分子的体积（已知，求水分子的体积（已知N NA A=6.0=6.010102323molmol-1-1）解：解：329235103106108 . 1/mNMNVvAmolAmol水课堂小结课堂小结物体是由大量分子构成的：物体是由大量分子构成的：1、分子很小，直径数量级、分子很小，直径数量级1010m （单分子油膜法测直径）（单分子油膜法测直径）2、阿佛加德罗常数：、阿佛加德罗常数：123mol1002. 6AN 计算物质所含的分子数计算物质所含的分子数NAmolAm