1.分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容

（1）物體是由大量分子組成的

【阿伏加德羅常數(shù)】

定義：1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)量用阿伏加德羅常數(shù)表示。

大小：

【與阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)的物理量】

宏觀量：摩爾質(zhì)量M、摩爾體積、物質(zhì)的質(zhì)量m、物質(zhì)的體積V、物質(zhì)的密度ρ；

微觀量：?jiǎn)蝹€(gè)分子的質(zhì)量、單個(gè)分子的體積。

其中密度，但是切記是沒(méi)有物理意義的。

【微觀量與宏觀量的關(guān)系】

分子質(zhì)量：。

分子體積：(適用于固體和液體，對(duì)于氣體，表示每個(gè)氣體分子所占空間的體積)

物質(zhì)所含的分子數(shù)：。

【兩種分子模型】

①球體模型

固體和液體可看作一個(gè)一個(gè)緊挨著的球形分子排列而成，忽略分子間空隙，如下圖甲所示。(為分子體積)。

②立方體模型

氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，每個(gè)小立方體是每個(gè)氣體分子平均占有的活動(dòng)空間，忽略氣體分子的大小，如圖1乙所示。(為每個(gè)氣體分子所占據(jù)空間的體積)。

（2）分子熱運(yùn)動(dòng)

【擴(kuò)散】

定義：不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

意義：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的證據(jù)之一。

氣體物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最顯著；常溫下物質(zhì)處于固態(tài)時(shí)擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯。擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的顯著程度與物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著，這表明溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)得越劇烈。

分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：①永不停息；②無(wú)規(guī)則。

應(yīng)用：生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，在高溫條件下通過(guò)分子的擴(kuò)散，在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素。

【布朗運(yùn)動(dòng)】

定義：懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

產(chǎn)生原因：液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不斷地撞擊微粒。懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易被改變，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。

意義：布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，間接地反映液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。

微粒的大?。鹤霾祭蔬\(yùn)動(dòng)的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個(gè)分子。其大小直接用人眼觀察不到，但在光學(xué)顯微鏡下可以看到(其大小在的數(shù)量級(jí))。

影響因素：懸浮的微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。

【熱運(yùn)動(dòng)】

定義：分子永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

分子的“無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)論是方向還是大小都在不斷地變化。

熱運(yùn)動(dòng)是對(duì)于大量分子的整體而言的，對(duì)個(gè)別分子無(wú)意義。

溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運(yùn)動(dòng)快，溫度低分子熱運(yùn)動(dòng)慢，但分子熱運(yùn)動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)停息。

【布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系】

（3）分子間的作用力

【分子間空隙】

氣體分子間有空隙：氣體很容易被壓縮，說(shuō)明氣體分子之間存在著很大的空隙。

液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說(shuō)明液體分子之間存在著空隙。

固體分子間有空隙：壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴(kuò)散到對(duì)方的內(nèi)部，說(shuō)明固體分子之間也存在著空隙。

【分子間的作用力】

分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如下圖所示。分子間的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時(shí)存在的。

①當(dāng)時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力，分子力隨分子間距離的增大而減小。

②當(dāng)時(shí)，引力與斥力大小相等，分子間的作用力F為0；這個(gè)位置稱為平衡位置(數(shù)量級(jí)為)。

③當(dāng)時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為引力，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小。

產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的。

（4）分子動(dòng)理論

分子動(dòng)理論：把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)而建立的理論．

基本內(nèi)容：①物體是由大量分子組成的；②分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；③分子之間存在著相互作用力。

2.實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

（1）實(shí)驗(yàn)思路

把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上會(huì)形成一層油膜，油膜是由單層油酸分子中的烴基組成．

把分子簡(jiǎn)化為球形處理，并認(rèn)為它們緊密排布，測(cè)出油膜的厚度d，它就相當(dāng)于分子的直徑，即油酸分子的直徑等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V與它在水面上攤開的面積S之比，如下圖所示。

（2）實(shí)驗(yàn)器材

配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、爽身粉(或細(xì)石膏粉)、注射器、燒杯、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。

（3）物理量的測(cè)量

【測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V】

①配制一定濃度的油酸酒精溶液。

②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)。

③用它們的總體積除以總滴數(shù)，得到1滴油酸酒精溶液的體積．

④根據(jù)溶液濃度計(jì)算其所含純油酸的體積V.

【測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S】

①在淺盤里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，將爽身粉均勻地撒在水面上。

②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一塊有輪廓的油膜。

③待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。

④根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標(biāo)方格，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。

⑤把正方形的個(gè)數(shù)乘單個(gè)正方形的面積就得到油膜的面積S。

（4）數(shù)據(jù)分析

①用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V和該油膜面積S計(jì)算出油膜厚度，即油酸分子的直徑d=\frac{V}{S}。

②除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)為。

（5）注意事項(xiàng)

①油酸酒精溶液配制好后不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。

②實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈，爽身粉(或細(xì)石膏粉)應(yīng)均勻撒在水面上。

③向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。

④待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓。

⑤計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。

3.分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律

（1）統(tǒng)計(jì)規(guī)律

必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件。

不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件。

隨機(jī)事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件。

統(tǒng)計(jì)規(guī)律：大量隨機(jī)事件的整體往往會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

個(gè)別事件的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事件出現(xiàn)的機(jī)會(huì)卻遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)步調(diào)，單獨(dú)來(lái)看，各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來(lái)看，大量分子的運(yùn)動(dòng)卻有一定的規(guī)律。

（2）氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍左右，通常認(rèn)為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動(dòng)。所以氣體沒(méi)有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積。

在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目幾乎相等。

每個(gè)氣體分子都在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級(jí)上相當(dāng)于子彈的速率。

（3）分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像

溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。大量氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布。當(dāng)溫度升高時(shí)，某一分子在某一時(shí)刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加，如下圖。

（4）氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生：?jiǎn)蝹€(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會(huì)對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。

氣體的壓強(qiáng)：器壁單位面積上受到的壓力。

【微觀解釋】

某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對(duì)器壁的作用力越大。

容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會(huì)較大。

【決定氣體壓強(qiáng)大小的因素】

微觀因素：氣體分子的平均速率、氣體分子的數(shù)密度。

宏觀因素：溫度，體積一定時(shí)，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大；體積，溫度一定時(shí)，體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。

【氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系】

4.分子動(dòng)能和分子勢(shì)能

（1）分子動(dòng)能

分子動(dòng)能：由于分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量。

分子的平均動(dòng)能：所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值。

物體的溫度是它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度升高的物體，分子的平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，個(gè)別分子的動(dòng)能可能減小或不變，但總體上所有分子的動(dòng)能之和一定是增加的。

由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，在某時(shí)刻物體內(nèi)部各個(gè)分子的動(dòng)能大小不一，就是同一個(gè)分子，在不同時(shí)刻的動(dòng)能也可能是不同的，所以單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有意義。

物體內(nèi)分子的總動(dòng)能：物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是指所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和，它等于分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積．物體內(nèi)分子的總動(dòng)能與物體的溫度和所含分子總數(shù)有關(guān)。

（2）分子勢(shì)能

分子勢(shì)能：由分子間的相對(duì)位置決定的能。分子勢(shì)能隨分子間距離r變化的情況如下圖所示，當(dāng)時(shí)，分子勢(shì)能最小，分子勢(shì)能是標(biāo)量，正、負(fù)表示的是大小，具體的值與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。

【分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系】

【分子勢(shì)能決定因素】

宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)。

微觀上：分子勢(shì)能的大小與分子之間的距離r有關(guān)，分子勢(shì)能與r的關(guān)系不是單調(diào)變化的。

（3）物體的內(nèi)能

物體的內(nèi)能：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和．任何物體都具有內(nèi)能．

【內(nèi)能的決定因素】

宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物質(zhì)的量、溫度和體積三個(gè)因素決定，同時(shí)也受物態(tài)變化的影響。

微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定。

【溫度、內(nèi)能和熱量的比較】

溫度宏觀上表示物體的冷熱程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。

內(nèi)能是物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和。

熱量指在熱傳遞過(guò)程中，物體吸收或放出熱的多少。

【內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系】

物態(tài)變化對(duì)內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如冰的熔化、水在沸騰時(shí)變?yōu)樗魵?，溫度不變，此過(guò)程中分子的平均動(dòng)能不變，由于分子間的距離變化，分子勢(shì)能變化，所以物體的內(nèi)能變化。

本章思維導(dǎo)圖