《分子的热运动》学习任务单

《分子的热运动》学习任务单学习目标1．了解扩散现象，布朗运动以及热运动的定义。2．掌握布朗运动的决定因素及成因。3．知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。重点：1．思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的，是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。2．布朗运动是永不停息的无规则运动，反映了液体分子的永不停息的无规则运动。难点：布朗运动不是分子运动，但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。知识点一、扩散现象1．定义：不同的物质彼此进入对方的现象。2．产生原因——实质：物质分子的无规则运动。扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映。温度越高，扩散现象越明显。3．应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散在纯净半导体材料中掺入其他元素。4．发生环境：物质处于固态、液态、气态时都能发生扩散现象。5．意义：反映分子在做永不停息的无规则运动。是分子无规则运动的宏观反映。6．影响扩散现象是否明显的因素（1）物态：扩散现象发生时气态物质的扩散现象最快最显著，液态次之，固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显。（2）温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著。（3）浓度差：总是从浓度大向浓度小处扩散，两边浓度相同时，保持动态平衡。扩散现象发生的明显程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当浓度低时，扩散现象较为显著。【特别提醒】①扩散现象在任何情况下都可以发生，与外界因素无关。②当两部分的分子分布浓度相同时，浓度不再变化，宏观上扩散停止，但分子的运动并没有停止，因此这种状态是一种动态平衡。【题1】下列四种现象中属于扩散现象的是①海绵状塑料可以吸水②揉面团时，加入小苏打，小苏打可以揉进面团内③放一匙食糖于一杯开水中，水会变甜④把盛开的腊梅放入室内，会满室生香A．①② B．③④C．①④ D．②③【答案】B【解析】海绵状塑料吸水是水滴进入塑料间隙，不是扩散；小苏打揉进面团，是机械外力作用的结果；食糖溶于开水中，腊梅香气释放是扩散现象。故B正确。【题2】如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开。当抽去玻璃板后所发生的现象，（已知二氧化氮的密度比空气密度大）下列说法正确的是A．过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色B．二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶中不会出现淡红棕色C．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色D．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上、下两瓶气体的颜色变得均匀一致【答案】AD【解析】气体分子做无规则运动，过一段时间上下均匀分布，故呈淡红棕色，A对；分子运动与密度无关，B错；分子的热运动不是在重力的作用下进行的，C错；分子的热运动使上下气体分布均匀，D对。【题3】通常把萝卜腌成咸菜需要几十天，而把萝卜炒成熟菜，使之有相同的咸味，只需几分钟，造成这种差别的主要原因是A．盐的分子很少，容易进入萝卜中B．盐分子有相互作用的斥力C．萝卜分子间有空隙，易扩散D．炒菜时温度高，分子热运动激烈【答案】D【解析】萝卜变咸的原因是盐分子扩散到萝卜中去，温度越高，分子运动越激烈，扩散现象越显著，萝卜变咸也就越快。知识点二、布朗运动1．定义：悬浮在液体（或气体）中的固体小微粒的永不停息的无规则运动。（1）它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。（2）研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒，不是固体颗粒中的单个分子，也不是液体分子。布朗运动的主体是“布朗微粒”，不是分子。布朗微粒虽小，但它又比分子大许多倍（一个布朗微粒中含有约1021个分子），在显微镜下（光学显微镜）是观察不到分子的。从布朗运动的成因上分析，是小颗粒受到分子撞击的不平衡性造成的，故布朗运动不是分子运动，但却是分子运动的间接反映。（3）布朗微粒：微粒（小，小到肉眼看不见。在显微镜下能看到）。凡是能用肉眼直接看到的粒子所做的运动，都不能称为布朗运动。布朗微粒的大小约10－6m，分子直径约10－10m。说明布朗微粒中包含大量的分子（约1021个分子）。三个相同概念：“小颗粒”“微粒”“布朗微粒”。2．特点：（1）永不停息、无规则运动。（2）颗粒越小，运动越明显。（3）温度越高，运动越激烈。（4）运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定微粒做无规则运动。（5）不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。（布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动）3．产生原因及微观解释（1）产生的原因——大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。当微粒足够小时，受到来自各个方向的液体分子或气体分子的撞击作用是不平衡的，某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用强，致使微粒运动；在另一个瞬间，微粒在另一方向受到的撞击作用强，致使微粒又向另一方向运动，由于分子对微粒的频繁撞击，引起了微粒的无规则运动，如图所示。布朗运动的无规则性，间接反映了液体（或气体）内部分子运动的无规则性。（2）布朗运动的微观解释：悬浮微粒虽然很小，但是它周围包围着大量的液体分子，这些分子做无规则运动，每一瞬间对微粒的碰撞作用力的大小和方向是不确定的（如图所示），由于这种碰撞的不平衡性，导致微粒做无规则运动。布朗运动的无规则性。悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的。4．影响因素：（1）微粒越小，布朗运动越明显。悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显。（2）温度越高，布朗运动越激烈。温度越高，液体分子的运动（平均）速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，微粒越不易平衡，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越激烈。5．布朗运动的意义：悬浮微粒的无规则运动不是分子的运动，但是它间接地反映了液体分子的无规则运动。尽管布朗运动本身并不是分子的运动，但由于它的形成原因是由于分子的撞击所致，所以它能反映分子的运动特征，这就是布朗运动的意义所在。6．布朗运动不只是在液体中，在静止的气体中也能形成布朗运动。该知识点是对布朗运动的外延，在此注意必须是“静止”气体。流动气体属对流，不是布朗运动，要区分开。【题4】关于布朗运动的实验，下列说法中正确的是A．如图所示记录的是分子无规则运动的情况B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈【答案】D【解析】布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规则的运动，而不是分子的无规则运动，它是分子无规则运动的反映，而分子无规则热运动是产生布朗运动的原因，温度越高，分子运动越激烈，因而布朗运动也越激烈，故选项A错误，选项D正确。微粒越大，来自各个方向的分子撞击力的平均效果可认为相互平衡，而且微粒的质量越大，惯性越大，很难改变原来的运动状态，所以微粒越大，布朗运动就越不明显，选项C错误。图中折线的每个拐点记录的是微粒每隔相同时间的位置，在每段时间内微粒的运动也是无规则的，而不是直线运动，选项B错误。【题5】王明同学在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他追踪一个小颗粒的运动，每隔一定时间把小颗粒的位置记录在坐标纸上，然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来，就得到如图所示的小颗粒运动的位置连线。根据这个图，下列描述正确的是A．图中折线为小颗粒运动的轨迹B．小颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的C．小颗粒的运动是无规则的，说明小颗粒分子的运动是无规则的D．小颗粒的运动是无规则的，说明水分子的运动是无规则的【答案】D知识点三、热运动1．定义：大量分子永不停息的无规则运动叫热运动。一个分子的运动不能说是热运动。2．影响因素：温度越高，热运动越激烈。不要认为温度过低，分子就停止热运动。3．宏观表现：布朗运动和扩散现象。分子热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散现象和布朗运动是热运动。4．特点：（1）永不停息。即分子不分白天和黑夜，不分季节，永远在运动。（2）运动无规则。是指单个分子运动无规则，但大量分子运动又具有统计规律性，如总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。（3）温度越高，分子的热运动越激烈。【特别提醒】①机械运动指宏观物体的运动，与热运动是两种不同的运动形式，所以，机械运动与热运动的速率不存在对应关系。②分子运动剧烈程度虽然受到温度影响，温度高运动快，温度低运动慢，但分子的运动永远不会停止。5．布朗运动与扩散现象的关系（1）布朗运动与扩散现象是不同的两个现象，但也有相同之处。首先，它们都反映了分子永不停息地做无规则运动；其次，它们都随着温度的升高而表现得愈加明显。（2）扩散是两种不同物质接触时，没有受到外界的影响而彼此能够进入对方的现象，气体、液体、固体都有扩散现象，扩散的快慢除了和温度有关外，还和物体的密度差、溶液的浓度有关，密度差（浓度差）越大，扩散进行得越快；布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运动，其运动的激烈程度与微粒的大小和液体的温度有关，这是两者的不同之处。6．布朗运动与分子运动的关系（1）布朗运动的研究对象是固体小颗粒；分子运动的研究对象是分子。布朗微粒中也含有大量的分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动；（2）布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞击，布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关，温度越高越激烈；（3）布朗运动的特点是永不停息、无规则、颗粒越小现象越明显、温度越高运动越激烈；在任何温度下都可以产生