物体是由大量的分子组成的.ppt

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1、引入引入出水好冷出水好冷出水好冷出水好冷 冰袋降温冰袋降温冰袋降温冰袋降温 雪人不熔变小雪人不熔变小雪人不熔变小雪人不熔变小 天冷呼天冷呼天冷呼天冷呼“白气白气白气白气”前面我们学完了前面我们学完了力学、电学。同力学、电学。同样，我们时时刻样，我们时时刻刻感受着人间的刻感受着人间的冷与暖。冷与暖。与温度有关的现与温度有关的现象叫热现象。研象叫热现象。研究热现象遵循的究热现象遵循的规律的学科叫热规律的学科叫热学。学。引入引入热学这一门科学起源于人类对于热与冷现热学这一门科学起源于人类对于热与冷现象的本质的追求象的本质的追求.(这）可能是人类最初对自这）可能是人类最初对自然法则的追求之一。然法则的

2、追求之一。王竹溪王竹溪【（1911-1983）中国物）中国物理学家，中国科学院院理学家，中国科学院院士，北大教授士，北大教授】热学简介热学简介1、以大量观察和实验得出的规律为基础，、以大量观察和实验得出的规律为基础，根据能量转化观点来研究热现象根据能量转化观点来研究热现象-建立热学建立热学宏观宏观理论理论（热力学（热力学）2、以物质结构为基础，即从组成物质的粒、以物质结构为基础，即从组成物质的粒子的运动和它们的相互作用出发，借助微观模子的运动和它们的相互作用出发，借助微观模型，应用统计方法型，应用统计方法-建立起热学建立起热学微观微观理论理论（统（统计物理）计物理）热现象往往缘于物质的内部结构

3、。因此，热现象往往缘于物质的内部结构。因此，研究物质的内部结构有着非常重要的。研究物质的内部结构有着非常重要的。物质内部由谁组成？物质内部由谁组成？德谟克利特德谟克利特(约公元前约公元前460公元前公元前370）古希腊古希腊古希腊古希腊伟大的唯物主义伟大的唯物主义伟大的唯物主义伟大的唯物主义哲学家哲学家哲学家哲学家，率先，率先，率先，率先提出原子论（万物由原子构成）提出原子论（万物由原子构成）提出原子论（万物由原子构成）提出原子论（万物由原子构成）【他他他他在在哲学、逻辑学、物理、数学、天文、动植物、哲学、逻辑学、物理、数学、天文、动植物、医学、心理学、伦理学、教育学、修辞学、军医学、心理学、

4、伦理学、教育学、修辞学、军事、艺术等方面都有所建树事、艺术等方面都有所建树,古希腊杰出的全古希腊杰出的全才，在古希腊思想史上占有很重要的地位。才，在古希腊思想史上占有很重要的地位。】万物的本原是原子和虚空。万物的本原是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒，原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所。人虚空是原子运动的场所。人们的认识是从事物中流射出们的认识是从事物中流射出来的原子形成的来的原子形成的“影像影像”作作用于人们的感官与心灵而产用于人们的感官与心灵而产生的。生的。现代科技与理论证实现代科技与理论证实原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子不同不同状态状态下的下的粒子粒

5、子金属金属-原子原子盐类盐类-离子离子有机物有机物-分子分子在热学在热学中统称中统称为为分子分子化学中分子：化学中分子：具有物质的化学性质的最小微粒具有物质的化学性质的最小微粒物理中分子：物理中分子：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。成物质的原子、离子或分子。1物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的一、分子的大小一、分子的大小 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

6、分子呢？用扫描隧道显微镜观察（用扫描隧道显微镜观察（19821982年研制出年研制出 可以放大几亿倍）可以放大几亿倍）德国宾尼希和瑞士罗雷尔共德国宾尼希和瑞士罗雷尔共德国宾尼希和瑞士罗雷尔共德国宾尼希和瑞士罗雷尔共获获获获19861986年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖扫描隧道显微镜可以把一个原子放大到一个扫描隧道显微镜可以把一个原子放大到一个网球大小的尺寸，这相当于把一个网球放大网球大小的尺寸，这相当于把一个网球放大到地球那么大。使人类第一次看到单个原子。到地球那么大。使人类第一次看到单个原子。我国科我国科学家用扫描学家用扫描隧道显微镜隧道显微镜拍摄的石墨拍摄

7、的石墨表面原子的表面原子的排布图，图排布图，图中的每个亮中的每个亮斑都是一个斑都是一个碳原子碳原子.放大上亿倍的蛋白质分子结构模型钨原子钨原子水分子水分子氢分子氢分子1、分子直径数量级、分子直径数量级10-10m（1nm=10-9m）一、分子的大小一、分子的大小分子的数量级很小，说明分子很小分子的数量级很小，说明分子很小18g的水有多少个水分子？你的根据是什么的水有多少个水分子？你的根据是什么？一、分子的大小一、分子的大小2、分子数目可以用阿伏加德罗常数计算、分子数目可以用阿伏加德罗常数计算一般质量物体的分子数目很多，说明分子很小一般质量物体的分子数目很多，说明分子很小阿伏加德罗常数：阿伏加德

8、罗常数：1mol的任何物质含有的粒子数相同。的任何物质含有的粒子数相同。NA=6.021023mol-11、分子直径数量级、分子直径数量级10-10m分子的数量级很小，说明分子很小分子的数量级很小，说明分子很小将将1mol的水分子一个挨一个紧密排列在地球的水分子一个挨一个紧密排列在地球赤道上，可以绕地球赤道上，可以绕地球300万圈万圈一、分子的大小一、分子的大小3、分子质量数量级为、分子质量数量级为10-26kg分子的质量很小，说明分子很小分子的质量很小，说明分子很小2、分子数目可以用阿伏加德罗常数计算、分子数目可以用阿伏加德罗常数计算一般质量物体的分子数目很多，说明分子很小一般质量物体的分子

9、数目很多，说明分子很小1、分子直径数量级、分子直径数量级10-10m分子的数量级很小，说明分子很小分子的数量级很小，说明分子很小4、分子间仍有间隙、分子间仍有间隙二、油膜法估测分子的大小二、油膜法估测分子的大小2.2.具体做法是：具体做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认子油膜，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的直径。为等于油膜分子的直径。1.1.粗略测定分子大小的方法。粗略测定分子大小的方法。理想化处理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

10、油酸层当作单分子油膜层。把滴在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。3.3.配制一定浓度的油酸酒精溶液：配制一定浓度的油酸酒精溶液：1mL 1mL的油酸中加酒精直到总量为的油酸中加酒精直到总量为100mL100mL，用注射器吸，用注射器吸取滴入量筒，记下总滴数取滴入量筒，记下总滴数n n及体积及体积v0，算出，算出1 1滴溶液含的滴溶液含的纯油酸的体积纯油酸的体积V V4.4.测量油膜面积测量油膜面积S S5.5.计算油膜厚度计算油膜厚度例例1 1：将将1cm1cm3 3油油酸酸溶溶于于酒酒精精，制制成成100cm100cm3 3的的油油酸酸酒

11、酒精精溶溶液液，已已知知1cm1cm3 3溶溶液液有有5050滴滴，现现取取1 1滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液滴滴到到水水面面上上，随随着着酒酒精精溶溶于于水水，油油酸酸在在水水面面上上形形成成一一单单分分子子薄薄层层，已已测测出出这这一一薄薄层层的的面面积积为为0.4m0.4m2 2，由此可估测油酸分子直径是多少？，由此可估测油酸分子直径是多少？油酸酒精的浓度：油酸酒精的浓度：1/1001滴油酸酒精的体积：滴油酸酒精的体积：1/50cm3其中含纯油酸体积：其中含纯油酸体积：210-10m3分子的直径则为油酸膜的厚度：分子的直径则为油酸膜的厚度：510-10m液体、固体的分子排列比较紧密，我们

12、液体、固体的分子排列比较紧密，我们一般把它们看做小球，即认为固体、液体分一般把它们看做小球，即认为固体、液体分子是紧密挨在一起的小球，因此，小球的直子是紧密挨在一起的小球，因此，小球的直径就是该物体的分子直径。径就是该物体的分子直径。三、有关计算三、有关计算1 1、模型假设、模型假设dd（1）固体、液体）固体、液体小球模型小球模型ddd（2）气体）气体立方体模型立方体模型dd1 1、模型假设、模型假设2 2、四种计算、四种计算（1 1）估算分子间距）估算分子间距对固体和液体对固体和液体(分子）分子）:对气体或固体、液体对气体或固体、液体(占据空间）占据空间）:分子分子体积体积分子所占体积分子所

13、占体积2 2、四种计算、四种计算（2 2）估算分子大小（体积）估算分子大小（体积）（用于固体和液体，气体不适用）（用于固体和液体，气体不适用）（1 1）估算分子间距）估算分子间距2 2、四种计算、四种计算（2 2）估算分子大小（体积）估算分子大小（体积）（1 1）估算分子间距）估算分子间距（3 3）估算分子质量）估算分子质量（4 4）估算分子数）估算分子数（对固体和液体）（对固体和液体）N N（分子数）（分子数）=2 2、四种计算、四种计算（2 2）估算分子大小（体积）估算分子大小（体积）（1 1）估算分子间距）估算分子间距（3 3）估算分子质量）估算分子质量【例例】若已知阿伏加德罗常数，物质

14、的摩尔质若已知阿伏加德罗常数，物质的摩尔质量，摩尔体积，则可以计算出（量，摩尔体积，则可以计算出（）A.固体物质分子的大小和质量固体物质分子的大小和质量B.液体分子的大小和质量液体分子的大小和质量C.气体分子的大小和质量气体分子的大小和质量D.气体分子的质量和分子间的平均距离气体分子的质量和分子间的平均距离ABD思考与训练思考与训练【例例】（2005江苏）某气体的摩尔质量为江苏）某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为摩尔体积为V，密度为，密度为，每个分子的质量和体，每个分子的质量和体积分别为积分别为m和和V0，则阿伏加德罗常数，则阿伏加德罗常数NA可表示可表示为为()BC思考与训练思考与训练思考与训

15、练思考与训练【例例】（2016上海）某气体的摩尔质量为上海）某气体的摩尔质量为M，分，分子质量为子质量为m。若。若1摩尔该气体的体积为摩尔该气体的体积为Vm，密，密度为度为，则该气体单位体积分子数为（阿伏伽，则该气体单位体积分子数为（阿伏伽德罗常数为德罗常数为NA）（）（）ABC【例例】（2015海南）已知地球大气层的厚度海南）已知地球大气层的厚度h远远小于地球半径小于地球半径R，空气平均摩尔质量为，空气平均摩尔质量为M，阿伏阿伏伽德罗常数为伽德罗常数为NA，地面大气压强为，地面大气压强为P0，重力加，重力加速度大小为速度大小为g。由此可以估算得，地球大气层空。由此可以估算得，地球大气层空气分

16、子总数为气分子总数为，空气分子之间的平均距离，空气分子之间的平均距离为为。思考与训练思考与训练启思启思1、设想模型、设想模型2、如何求空气质量？、如何求空气质量？3、求分子间距应先求什么？、求分子间距应先求什么？分析与解分析与解思考与训练思考与训练1、求空气质量、求空气质量地球地球地球地球大气层大气层大气层大气层2、求空气分子数、求空气分子数3、求分子所占空间、求分子所占空间【例例】如图所示，食盐如图所示，食盐(NaCI)的晶体是由钠离子的晶体是由钠离子（图中）和氯离子（图中）和氯离子(图中图中)组成的。这两种离子组成的。这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地在空间中三个互相垂直

17、的方向上，都是等距离地交错排列的。已知食盐的摩尔质量是交错排列的。已知食盐的摩尔质量是58.5g/mol，食盐的密度是食盐的密度是2.2g/cm3。阿伏加德罗常数为。阿伏加德罗常数为6.01023mol-1。在食盐晶体中两个距离最近的钠。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离的数值最接近于离子中心间的距离的数值最接近于(就下面四个就下面四个数值相比数值相比)()A.3.010-8cmB.3.510-8cmC.4.010-8cmD.5.010-8cm思考与训练思考与训练启思启思1、求间距应先求什么？、求间距应先求什么？2、晶体中离子分布有什么特点？、晶体中离子分布有什么特点？分析与解分析与

18、解1、对食盐，摩尔体积、对食盐，摩尔体积2、对一个离子，所占空间、对一个离子，所占空间3、离子所占空间边长、离子所占空间边长4、两钠离子间距、两钠离子间距得得C【例例】设某人的肺活量为设某人的肺活量为400mL，空气的摩尔，空气的摩尔质量为质量为0.029kg/mol,试计算在此人一次吸气过程试计算在此人一次吸气过程中，有多少个分子是他在一年前的一次呼气过中，有多少个分子是他在一年前的一次呼气过程中呼出的？程中呼出的？思考与训练思考与训练启思启思1、设想、设想“一年一年”经历的过程经历的过程2、如何求空气总体积？、如何求空气总体积？3、如何求一年后，一口气中含的分、如何求一年后，一口气中含的分

19、子数子数分析与解分析与解1、设想、设想“一年一年”经历经历设想，经一年呼出的气体均设想，经一年呼出的气体均匀分布在整个空气层中。匀分布在整个空气层中。2、对整个大气层，、对整个大气层，总质量总质量3、对整个大气层，、对整个大气层，总体积总体积视为标况视为标况分析与解分析与解1、设想、设想“一年一年”经经历历设想，经一年呼出的气体均设想，经一年呼出的气体均匀分布在整个空气层中。匀分布在整个空气层中。2、对整个大气层，、对整个大气层，总质量总质量3、对整个大气层，、对整个大气层，总体积总体积视为标况视为标况4、人呼出的一口气经一年、人呼出的一口气经一年在大气中点的比率在大气中点的比率k分析与解分析与解一年后吸一口气中一年后吸一口气中有有4、人呼出的一口气经一、人呼出的一口气经一年在大气中点的比率年在大气中点的比率k我们知道我们知道1cm3水就有水就有3.31023个分子，够个分子，够全世界全世界60亿人口，没日没夜地数，要亿人口，没日没夜地数，要17万年，万年，说明这么小的空间说明这么小的空间-1ml却能挤这么多分子。却能挤这么多分子。分子间是不是非常紧密地填满整个空间？分子间是不是非常紧密地填满整个空间？转折转折1、物体是由大量分子组成的、物体是由大量分子组成的四、分子间有空隙四、分子间有空隙1、水与酒精混合、水与酒精混合3、物体能被压缩、物体能被压缩2、热胀冷缩、热胀冷缩