中职物理人教版通用类第三单元 热现象及应用1 分子动理论优质课件ppt

这是一份中职物理人教版通用类第三单元 热现象及应用1 分子动理论优质课件ppt

阅 读 提 示分子动理论的基本观点。温度、气体压强的概念。气体压强的微观解释。第一部分 分子动理论第一部分 分子动理论当你不经意地喝下一口水时，你已经吞下了几百亿个水分子。分子虽小，但它是客观存在的物质实体。物质是由分子构成的，我们生活的物质世界中被大量分子包围着。 蔗糖能溶解在水里使整杯水变甜；香水从瓶口散发到空中；堆煤的墙角发现煤渗透到了墙壁上……这些都是分子无规则运动的结果。 要把一根金属棒拉断，需要很大的拉力，这一现象表明分子间存在相互吸引力，当用力去压缩固体或者液体时，会感觉到分子斥力的存在。 分子动理论的基本内容物质是由大量分子构成的，大量分子永不停息地做无规则运动，分子间存在相互作用力。这三个观点构成了分子动理论的基本内容，下面将运用分子动理论的思想来解释一些宏观热现象。一、物质由分子构成(一)物质由大量分子构成分子实在太小，肉眼是无论如何都看不到的，普通的光学和电子显微镜也观察不到分子。人们借助扫描隧道显微镜或者场离子显微镜放大分子上亿倍可以“看’’到单个的分子。将分子看作球体的话，通过测量，一般分子的平均直径见表3-1.表3-1 分子的大小（二）数量级从表3-1中看出不同物质的分子大小是差不多的，或者说它们大小的数量级是相同的。数量级是用来粗略描述物体大小的数，一个数量级就是十倍的差异。 例如说两个数相差三个数量级，也就是说一个数比另一个大一千倍。数量级通常用10-n或者10n来表示，当一个物体的实际大小用科学计数法表示时，其指数部分就表示物体大小的数量级。事实上，不同的分子，大小不尽相同，一般知道分子大小的数量级已经够用了。 10-10 m是一个非常小的长度单位，物理学上有一个专用的单位（埃）表示该长度单位。二、热运动（一）扩散现象大量分子的无规则运动产生的物质迁移现象叫做扩散现象。物质都是从浓度较高的地方往浓度较低的地方迁移，当达到均匀后，扩散现象不再发生。（二）扩散现象的发生及影响因素扩散现象不仅在气体和液体中发生，在互相接触的固体之间也会发生，只是常温下固体的扩散进行得很慢，不特意观察很难察觉。高温时固体闻的扩散就比较明显。在220℃的情况下，互相接触的铅和锌，由于分子的扩散经过12 h可以形成0.3 mm厚的“中间层”。在厨房里炒菜时，一会儿菜就咸了。用盐腌菜，几天后菜才变咸。原因是炒菜时温度高，分子扩散快。而腌菜时，温度低，分子扩散慢，所以要很长时间才变咸。从这里可以看出，扩散现象与温度有关。也就是说，分子的无规则运动与温度有关。（三）扩散现象的应用制造半导体器件时，在真空、高温条件下，用分子扩散的方法可以往半导体材料中掺入一些其他元素来制造各种元件。三、热运动（一）观察扩散现象在一个充满棕色的二氧化氮气体的广口瓶上倒扣一个空广口瓶，如图3-1所示。抽掉瓶间的玻璃板，过一段时间，可以发现，密度较大的二氧化氮气体慢慢进入上面的瓶子中，最后两瓶中气体的颜色变得均匀。这就是扩散现象。 （二）热运动什么是热运动：大量分子做无规则运动才是热运动。特别注意：（1）将一个容器抽成接近真空，使里面的空气分子很稀少，里面的分子几乎不会发生频繁与激烈地碰撞，这样的运动也不是热运动。（2）将一个物体朝某一个方向移动，物体内部的每个分子都随物体发生了运动，但它们的运动是有规则的所以不是热运动，而是机械运动。三、分子间的相互作用力（一）分子间的相互作用力叫做分子力。（1）条件：分子间要发生相互作用要求分子间的距离很小。（2）什么是分子力：分子力是由于分子内部复杂的带电结构而使分子之间存在的一种力，本质上属于电磁力。（3）注意：这个作用不是分子间的万有引力，分子间的万有引力对分子力而言微不足道。（二）分子间相互作用的规律（1）分子力是分子间相互作用的引力和斥力，分子间相互作用的引力和斥力任何时刻都是同时存在的，分子间的引力和斥力它们都随着分子间的距离的变化而变化，其基本作用规律如图3-2所示。图3—2 分子间的相互作用规律r0的数量级是10-10 m，和一个分子的直径的数量级相当。（2）分子间相互作用的规律（1）分子间距离增大时，分子的引力和斥力都减小；分子间距离变小时，分子的引力和斥力都增大。（2）当分子间的距离为r0时，分子的引力等于斥力，此时分子力为0。（注：分子力即分子引力和分子斥力的合力。）（3）当分子间的距离大于r0时，引力大干斥力，分子力表现为引力；当分子间的距离小于r0时，分子的斥力大于引力，分子力表现为斥力。（4）当分子的距离很大时（一般大于10 r0 ）分子间的引力和斥力都变得十分微弱，可以不计。如气体分子间就基本上不用考虑分子间的相互作用力，我们称为自由分子。实验与观察把两根铅柱的端面刮平，然后使两个面相对，压紧并紧密接触，使表面大量分子十分靠近，它们就可以连接在一起了，即使在下面吊一个重物，也不能把它们拉开，如图3-3所示。这表明分子之间存在引力，两个铅柱是靠分子引力连接在一起的。图3-3物理与生活只有当分子间的距离和r0可以相比时，分子力才能很好地表现出来，在制造光学仪器时，常常需要把两块透镜进行粘合，常用的方法是把两个粘合面磨光，并处理得非常干净，再施加一定压力，就可以使其粘合在一起。这种粘合就是利用分子间的引力。 在现代焊接技术中，摩擦焊接、爆炸焊接都是利用分子引力。摩擦焊接是使焊件两个接触面高速地反向旋转，同时加上很大压力（约每平方厘米加1 kN的力），经几秒后就焊成一个整体（如图3-4所示）。这种焊接能大大提高接触面的美观度，并提高产品的使用寿命。由于摩擦焊接涉及到技术和工件尺寸约束等因素，目前没有大面积推广。图3-4 摩擦焊接使铜铝牢固粘在一起摩擦焊接机思考与讨论1、当用打气筒打气时，会发现气体很难压缩，请问这能不能说明分子间存在斥力？不能说明。 因为气体分子间的距离太大，其分子引力和斥力 都几乎不能起什么作用。 之所以在压缩气体时，会感觉到压力增加，是因为： 气体对容器壁（这里只装气体的容器）的压力，是由于气体分子的热运动产生的，即气体分子总是在做无规则的运动，当大量的气体分子撞到容器壁上 就对容器壁有了压力。 当我们压缩气体时，气体的浓度增加，单位面积上撞到容器壁的气体分子也就变多了，所以，压力增加了。——这不是由分子的斥力造成的。 2、试根据分子间相互作用规律讨论“破镜难圆’’是不是由于分子间存在斥力的缘故？不是。破了的镜子不能重新结合是分子间距离太大。这时分子之间作用力几乎为零 。四、气体压强和温度 （一）气体压强下雨时，雨滴打在雨伞上使伞面受到冲力，单个雨滴对伞面的冲力是短暂和徽不足道的，但是大量密集的雨滴打在伞面上就对伞产生一个持续的均匀的压力，如图3-5所示，大量气体分子频繁地碰撞容器壁也能产生类似的效果，因此，气体的压强的微观表述是：单位面积上大量气体分子对容器壁的压力就是气体压强。图3-5（二）影响气体压强的因素1、实验与观察 用小钢球类比成空气分子模型，把装有小钢球的杯子拿到台秤上方，将小钢球均匀倒到台秤上，电子秤的读数会在某一数值附近变化，如图3-6所示。这说明大量小钢球撞击秤盘，对秤盘产生了持续的、均匀的压力，在一定时间内，碰撞的小钢球越多，对秤盘的压力也越大。如果将杯子的高度增加,发现小钢球落到秤盘上的速度也越大,台秤的读数也越大。 图3-62、气体压强大小的影响因素气体压强的大小与两个因素有关，一个是气体分子的平均速率，另一个是容器中分子的密度。 3、压强的单位压强用p表示。在国际单位制中，压强的单位是Pa（帕斯卡，简称帕）。其他常用单位还有atm（标准大气压）和mmHg（毫米汞柱）。在地球表面，760 mm高的水银柱产生的压强大小为一个标准大气压强。这些单位的换算关系如下：1Pa=1 N/m2 1atm = 1.013×105 Pa1 mmHg = 133 Pa 1atm=760 mmHg（三）气体的温度1、气体的温度宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量。微观上，温度标志着物体内部分子无规则运动的激烈程度，温度越高，分子无规则的热运动越激烈，温度是分子平均动能大小的标志。温度越高，分子的平均动能就越大。但是对于单个分子而言，它的速度不能确定是否增大了，而只能用平均动能来描述温度升高后分子运动的激烈程度。 2、温度的单位在日常生活中，用摄氏温标表示的温度，叫做摄氏温度，用t表示，单位是℃（摄氏度）。在国际单位制中，用热力学温标表示温度，叫热力学温度，用T表示，单位是K（开尔文）。热力学温度和摄氏温度的关系为： T=(t+ 273.15)K 热力学温度和摄氏温度的零点选择不同，每一度的大小是相同的，即△T=△t，热力学温度的0K是一切物体低温的极限，叫绝对零度，只能无限接近但不可达到。复习与巩固（P85）1. nm （纳米）是一个长度单位，1 nm =10-9 m，则1 nm等于多少（埃）？2.将左边的物理现象与右边分子动理论用线条连接起来。 向扩散现象 分子间的引力物体不可能无限压缩 分子间的斥力 固体有一定的形状 分子无规则运动3.下述现象中能说明分子在做热运动的是( )。A.向一杯清水中滴入一滴红墨水，不搅动，过一段时间全杯水都变成红色B.电扇吹风C.河水流动D.打开香水瓶塞可以闻到香味 A、D4.下列关于分子间的相互作用力的说法中，正确的是( )。A.当r=10 r0时，分子间相互作用力突然消失B.当r=r0时，分子间不存在引力和斥力C.当r＞r0时，分子斥力小于分子引力D.当r＜ r0时，分子斥力大于分子引力C、D