高中物理 第七章 分子動理論 2 分子的熱運(yùn)動課件 新人教版選修33

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1、2分子的熱運(yùn)動1.了解擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子的熱運(yùn)動產(chǎn)生的。2.通過實驗知道什么是布朗運(yùn)動,理解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因。3.知道什么是熱運(yùn)動以及決定熱運(yùn)動激烈程度的因素。一二一、擴(kuò)散現(xiàn)象1.定義:不同的物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫作擴(kuò)散。2.特點:(1)從濃度大處向濃度小處擴(kuò)散。(2)擴(kuò)散快慢與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān),與物質(zhì)的溫度有關(guān),溫度越高,擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。3.產(chǎn)生原因:是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的。4.意義:直接證明物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動。5.應(yīng)用:在高溫條件下,通過分子的擴(kuò)散在純凈半導(dǎo)體中摻入其他元素,生產(chǎn)各種半導(dǎo)體器件。三一二一碗小米倒入一碗大米中,小米進(jìn)入大米的間隙之中是否屬于擴(kuò)散現(xiàn)象?

2、提示:不是。擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)的分子彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象,而小米和大米都不是分子。三一二二、布朗運(yùn)動1.定義:懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無規(guī)則運(yùn)動叫作布朗運(yùn)動。它首先是由英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)的。2.產(chǎn)生原因:大量液體(或氣體)分子對懸浮微粒撞擊作用的不平衡性造成的。3.運(yùn)動特點:(1)永不停息;(2)無規(guī)則。4.影響因素:微粒的大小和溫度的高低。微粒越小,溫度越高,布朗運(yùn)動就越激烈。5.意義:布朗運(yùn)動雖然不是分子的運(yùn)動,但它間接反映了液體(或氣體)分子運(yùn)動的無規(guī)則性。三一二冬天,當(dāng)一縷陽光射入教室時,常常可以看到陽光下有懸浮在空氣中的塵埃在做無規(guī)則運(yùn)動。這些塵埃的運(yùn)動是布朗運(yùn)動嗎?為什么?提

3、示:不是。首先,能用肉眼直接觀察到的運(yùn)動肯定不是布朗運(yùn)動;其次,從布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因上來考慮,肉眼看到的塵埃比較大,某時刻由于分子的運(yùn)動而對它向各個方向的撞擊幾乎平衡抵消。也就是說,塵埃的運(yùn)動不是由空氣分子對它的撞擊引起的,而是由氣流的流動、重力作用等因素引起的,因此塵埃的運(yùn)動不屬于布朗運(yùn)動。三一三二三、熱運(yùn)動1.定義:我們把分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動叫作熱運(yùn)動。2.特點:(1)永不停息;(2)運(yùn)動無規(guī)則;(3)溫度越高,分子的熱運(yùn)動越激烈。3.宏觀表現(xiàn):布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象。一、對擴(kuò)散現(xiàn)象的理解1.影響因素(1)雙方的物態(tài):物質(zhì)處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)時均能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象,只是氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最快、

4、最顯著,液態(tài)次之,而固態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最慢,短時間內(nèi)非常不明顯。(2)雙方的溫度:在兩種物質(zhì)一定的前提下,擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的明顯程度與物質(zhì)的溫度有關(guān),溫度越高,擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著。(3)雙方的濃度差:擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的明顯程度還受到“已進(jìn)入對方”的分子濃度的限制,當(dāng)進(jìn)入對方的分子濃度較低時,擴(kuò)散現(xiàn)象較為顯著。2.成因分析擴(kuò)散現(xiàn)象不是外界作用(例如對流、重力作用等)引起的,也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,而是分子無規(guī)則運(yùn)動的直接結(jié)果,是分子無規(guī)則運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)。溫馨提示(1)擴(kuò)散現(xiàn)象在任何情況下都可以發(fā)生,與外界因素?zé)o關(guān)。(2)當(dāng)兩部分的分子分布濃度相同時,濃度不再變化,宏觀上擴(kuò)散停止,但分子運(yùn)動并沒有停止,因此這種

5、狀態(tài)是一種動態(tài)平衡。二、對布朗運(yùn)動的理解1.感悟布朗運(yùn)動的條件布朗運(yùn)動的對象是布朗微粒,它必須是足夠微小的顆粒,如果是大顆粒,則其周圍來自各個方向的許多分子對它的撞擊很容易平衡。布朗運(yùn)動研究的顆粒的直徑數(shù)量級在10-710-6 m之間,人的肉眼是看不到的,只能借助顯微鏡觀察。例如,人能用眼睛觀察到的灰塵顆粒并不能發(fā)生明顯的布朗運(yùn)動。2.明確布朗運(yùn)動的主體布朗運(yùn)動的主體是布朗微粒,不是分子,布朗微粒雖小,但它又比分子大許多倍(分子直徑的數(shù)量級為10-10 m,因此布朗微粒中包含大量的分子,約為1021個),在顯微鏡(普通顯微鏡)下是觀察不到分子的,所以布朗運(yùn)動不是分子運(yùn)動,但卻是分子運(yùn)動的間接反

6、映。3.了解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因懸浮在液體中的固體小顆粒會受到來自各個方向液體分子的撞擊,當(dāng)顆粒較大時,各方向與小顆粒撞擊的分子數(shù)都很多,各方向作用力趨于平衡,布朗運(yùn)動難以發(fā)生或不明顯,當(dāng)顆粒較小時,各方向與小顆粒撞擊的分子數(shù)都很少,數(shù)目的差異、作用的強(qiáng)弱、作用的先后等因素的影響使得各個方向的作用力很難達(dá)到平衡,再由于顆粒質(zhì)量小、慣性小,運(yùn)動狀態(tài)容易改變,所以布朗運(yùn)動比較明顯。總之,顆粒越小,某一瞬間來自各個方向的作用力越不易達(dá)到平衡,布朗運(yùn)動越明顯;另一方面,液體分子溫度越高,分子運(yùn)動越劇烈,液體分子碰撞固體小顆粒時這種不平衡的作用力更突出,布朗運(yùn)動也越明顯。溫馨提示布朗微粒的運(yùn)動軌跡是無規(guī)則

7、的,它在下一個時刻向哪個方向運(yùn)動是不確定的,也是不可預(yù)測的。溫馨提示布朗運(yùn)動只能在氣體、液體中發(fā)生,擴(kuò)散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、液體、氣體中任何兩種物質(zhì)之間。四、對熱運(yùn)動的理解1.所謂分子的“無規(guī)則運(yùn)動”,是指由于分子之間的相互碰撞,每個分子的運(yùn)動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化。標(biāo)準(zhǔn)狀況下,一個空氣分子在1 s內(nèi)與其他空氣分子的碰撞高達(dá)65億次,所以大量分子的運(yùn)動是十分混亂的,也就是說是無規(guī)則的。注意:不能把布朗運(yùn)動叫作熱運(yùn)動。2.熱運(yùn)動是對大量分子而言的,對個別分子無意義。3.分子熱運(yùn)動的劇烈程度雖然受到溫度影響,溫度高運(yùn)動快,溫度低運(yùn)動慢,但分子的運(yùn)動永遠(yuǎn)不會停息。類型一類型二類型三類型

8、一類型二類型三解析:此圖畫出的是每隔30 s觀察到的花粉微粒的位置用直線依次連接起來的圖線,實際上在兩位置間的短短30 s內(nèi),微粒的運(yùn)動仍是極其復(fù)雜和無規(guī)則的,并非沿著兩位置的連線運(yùn)動。因此,圖示折線并不是花粉微粒的運(yùn)動軌跡,更不是水分子的運(yùn)動軌跡,這是因為花粉微粒每秒受到約1021次液體分子的碰撞,微粒運(yùn)動的路線是在許許多多液體分子撞擊下的平均效果的體現(xiàn)。答案:不是不是類型一類型二類型三題后反思布朗運(yùn)動中微粒的運(yùn)動是“無規(guī)則”的,即實驗中不同時刻微粒位置的連線并非其運(yùn)動軌跡,而是人為畫出的,這是理解該實驗非常關(guān)鍵的一點。觸類旁通類型一類型二類型三在觀察布朗運(yùn)動時,從微粒在A點開始計時,每隔3

9、0 s記下微粒的一個位置,得B、C、D、E、F、G等點,然后用線段依次連接,如圖所示,則微粒在75 s末時的位置()A.一定在CD的中點B.在CD的連線上,但不一定在CD的中點C.一定不在CD連線的中點D.可能在CD連線以外的某一點答案:D類型一類型二類型三對布朗運(yùn)動的理解【例2】 關(guān)于懸浮在液體中的固體微粒的布朗運(yùn)動,下列說法正確的是()A.小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動就是分子的運(yùn)動B.小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動是固體顆粒分子無規(guī)則運(yùn)動的反映C.小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動是液體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映D.因為布朗運(yùn)動的劇烈程度跟溫度有關(guān),所以布朗運(yùn)動也可以叫作熱運(yùn)動點撥:弄清布朗運(yùn)動的實質(zhì)、意義及它與熱運(yùn)動的關(guān)系是分析問

10、題的關(guān)鍵。類型一類型二類型三解析:懸浮在液體中的固體顆粒雖然很小,需要用顯微鏡來觀察,但它并不是固體分子,而是千萬個固體分子組成的分子團(tuán),布朗運(yùn)動是這千萬個分子的一致行動,不能看作分子的運(yùn)動。產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因是固體微粒受到周圍液體分子的撞擊,由于液體分子運(yùn)動的無規(guī)則性,固體微粒受到撞擊力的合力也是無規(guī)則的,因此固體微粒的運(yùn)動也是無規(guī)則的。組成微粒的固體分子既有各自特有的無規(guī)則運(yùn)動,又有我們通過顯微鏡看到的分子團(tuán)的布朗運(yùn)動?？梢?小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動不能證明固體微粒分子做無規(guī)則運(yùn)動,而只能說明液體分子在做無規(guī)則運(yùn)動。熱運(yùn)動是指分子的無規(guī)則運(yùn)動,由于布朗運(yùn)動不是分子的運(yùn)動,因此不能說布朗運(yùn)動是熱運(yùn)

11、動。答案:C類型一類型二類型三題后反思1.布朗運(yùn)動是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動,它不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動,更不是懸浮顆粒內(nèi)分子的無規(guī)則運(yùn)動。2.布朗運(yùn)動不是分子的運(yùn)動,但它是液體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映。類型一類型二類型三對分子熱運(yùn)動的理解【例3】 下列說法正確的是()A.熱的物體中的分子有熱運(yùn)動,冷的物體中的分子無熱運(yùn)動B.氣體分子有熱運(yùn)動,固體分子無熱運(yùn)動C.高溫物體的分子熱運(yùn)動比低溫物體的分子熱運(yùn)動激烈D.運(yùn)動物體中的分子熱運(yùn)動比靜止物體中的分子熱運(yùn)動激烈點撥:熱運(yùn)動是指大量分子的無規(guī)則運(yùn)動,而不是受熱后物體分子的運(yùn)動,它有兩個特點:一是永不停息,二是劇烈程度與溫度有關(guān)。解析:不論物體處于何種狀態(tài)以及溫度高低,分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動,只是劇烈程度與溫度有關(guān),而與宏觀物體的運(yùn)動無關(guān)。答案:C類型一類型二類型三題后反思分子熱運(yùn)動的“熱”字,應(yīng)該賦予其兩層含義:(1)指分子的無規(guī)則運(yùn)動,不是宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動;(2)溫度越高,分子運(yùn)動越激烈,與何種分子無關(guān)。