物理3-3知识点汇总

-1-选修3-3知识点汇总1．两种分子模型(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝36Vπ(球体模型)或d＝3V(立方体模型)。(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间（不能求出气体分子的大小）。如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝3V。2．用油膜法估测分子的大小(1)实验原理：当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水中并很快挥发,在水面上形成一层纯油酸的单层分子薄膜。如果把分子看成小球,单层分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径,如图所示。实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S,即可算出油酸分子直径的大小,即VdS。(2)实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约为30~40cmcm)、注射器(或滴管)、玻璃板、彩笔、痱子粉(或细石膏粉)坐标纸、容量瓶(500mL)(3)实验步骤①用稀酒精溶液及清水清洗浅盘,充分洗去油污、粉尘,以减少实验误差。②配制油酸酒精溶液:取纯油酸1mL,注入500mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到500mL刻度线,摇动容量瓶,使油酸分子充分与酒精分子结合,这样就得到了体积浓度约为0.2%的油酸酒精溶液。③用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积时的滴数N。④向浅盘里倒入约2cm深的水,并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。⑤用注射器或滴管将1滴油酸酒精溶液滴在水面上。⑥待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。⑦将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算个,算出油膜的面积S。⑧根据油酸酒精溶液的浓度,算出1滴溶液中纯油酸的体积V,并代入公式VdS算出油酸薄膜的厚度d。(4)数据处理(计算方法)：①1滴油酸酒精溶液的平均体积V。VNN滴油酸酒精溶液的体积②1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V.VV油酸酒精溶液的体积比(    纯油酸体积体积比溶液的体积)③油膜的面积21Sncm(n为有效格数,小方格的边长为1cm)。④分子直径VdS(代入数据时注意单位的统一)(5)实验注意事项①油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免改变浓度,造成较大的实验误差。-2-②实验前应注意,浅盘是否干净,否则难以形成油膜。③浅盘中的水应保持平衡,痱子粉应均匀撒在水面上。④向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。⑤待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓。⑥本实验只要求估算分子大小,实验结果数量级符合要求即可。3.阿伏加德罗常数(1)1mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数量可以用阿伏加德罗常数来表示,常取NA=6.02×1023mol-1。阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。微观物理量有:分子体积0V、分子直径d、分子质量0m等。宏观物理量有:物体体积V、摩尔体积mV、物体质量m、摩尔质量M物质密度等。(2)利用阿伏加德罗常数可计算下列物理量：①分子的质量:0mAAVMmNN②分子的体积：0mAAVMVNN(仅适用于固体和液体,对于气体,Vo为一个分子占据空间的体积)③物体所含的分子数:AAmmVmNNNVV或AAmVNNNMM④气体分子间的平均距离:330mAVdVN(Vo为气体分子所占据空间的体积)⑤固体、液体分子直径:33066mAVVdN【分子的热运动】扩散现象布朗运动定义不同物质能够彼此进入对方的现象悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动产生原因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大量液体(或气体)分子对悬浮微粒的撞击的不平衡导致的影响因素(1)温度:温度越高扩散越快(2)浓度:从浓度高处向浓度低处扩散，浓度差越大,扩散越显著(3)物态:①气态物质的扩散现象最快、最显著。②固态物质的扩散现象最慢,短时间内非常不明显。③液态物质的扩散现象明显程度,介于气态与固态之间。(1)温度:温度越高,布朗运动越明显。温度越高,液体分子运动的平均速率越大,对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,因此温度越高,布朗运动越剧烈。(2)固体微粒的大小：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也越大,因此微粒越小,布朗运动越明显。微观机制扩散现象说明了分子都在永不停息地做无规则运动布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动,但间接反映了液体(或气体)分子的无规则运动相同点(1)产生的根本原因相同,都是分子永不停息地做无规则运点动;(2)它们都随温度的升高而表现得越明显1.热运动定义：物理学中把分子永不停息的无规则运动叫热运动。特点：(1)永不停息(2)无规则运动(3)剧烈程度与温度有关,温度越高,热运动越剧烈实验证据：扩散现象、布朗运动2.布朗运动和热运动的比较布朗运动热运动区别研究对象是固体微粒,微粒越小,布朗运动越明显,在液体、气体中发生研究对象是分子,任何物体的分子都做无规则运动-3-使用光学显微镜观察使用电子显微镜观察相同点①无规则运动②永不停息③与温度有关,温度越高运动越剧烈联系周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因,布朗运动是热运动的宏观表现注意：扩散现象的显著程度浓度有关。当两种物质一定的前提下,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,但分子运动并没有停止,因此这种状态是一种动态平衡。布朗运动是悬浮的固体颗粒的运动,不是单个分子的运动,但布朗运动间接反映周围液体或气体分子的运动。布朗运动中悬浮在液体或气体中的微粒是人的肉眼不能直接观察到的。3.热运动①热运动是分子的运动,但热运动是对大量分子而言的,对个别分子来说热运动无意义。②分子热运动是扩散现象形成的直接原因,布朗运动是分子热运动的间接反映,特别注意不能说扩散现象、布朗运动是热运动。【分子间的作用力】1（1）分子间有空隙①扩散现象和布朗运动表明分子永不停息地做无规则运动,同时也反映了分子间有空隙,假若分子间无空隙,则无规则运动无法实现。②物体的热胀冷缩现象正是由于物体分子间的空隙增大或缩小造成的,这是气体、液体和固体所共有的现象。（2）分子间作用力的分析从宏观上解释①固体有一定体积和形状,且很难被拉断,说明分子间有引力存在②分子间有空隙,但用力压缩物体,物体不易被压缩,说明分子间有斥力存在从微观上解释①分子间虽然有空隙,但大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着引力②分子间有引力,而分子间又有空隙,没有紧紧吸在起,这说明分子间还存在着斥力2.分子间的作用力的理解(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。宏观表现的分子力是分子间引力和斥力的合力。(2)or为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为1010m。此时分子并不是静止不动而是在平衡位置附近振动。(3)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但是斥力变化得较快。【分子动理论】内容：①物体是由大量分子组成的。②分子在永不停息地做无规则运动。③分子之间存在着引力和斥力。实验依据：扩散现象、布朗运动【平衡态与热平衡】1.平衡态(1)热力学的平衡态是一种动态平衡,组成系统的分子仍在不停地做无规则运动,只是分子运动的平均效果不随时间变化,表现为系统的宏观性质不随时间变化。(2)平衡态是一种理想情况,因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。(3)平衡态的特点:系统温度、压强、体积不发生变化。2.热平衡：相互接触的两个系统,各自的状态参量将会相互影响而分别改变,最后,两个系统的状态参量将不再变化,我们就说两个系统达到了热平衡,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,所以两个系统达到热平衡的标准是系统具有相同的温度。3.平衡态与热平衡概念的区别-4-(1)平衡态不是热平衡,平衡态是对某一系统而言的,热平学衡是对两个接触的系统而言的。(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态解可能会发生变化,直到温度相同时,两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。说明：两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响,再把它们重新接触,它们的状态不会发生新的变化。因此,热平衡概念也适用用两个原来没有修发生过作用的系统。因此可以说,只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化,我们就记说两个系统原来是处于热平衡的。4.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡,这个结论称为热平衡定律。【温度和温标】1.温度：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”,即温度。(1)宏观上,表示物体的冷热程度。(2)微观上,反映分子热运动的剧烈程度。(3)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。2.温标摄氏温标热力学温标提出者摄尔修斯开尔文零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度-273.15℃温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号℃K关系(1)T=t+273.15K,粗略表示:T=t+273K关系(2)每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小相等3.温度与温标的应用:(1)温度变化1℃与变化1K是等效的,即△T=△t,但△T≠△t+273.15K(2)绝对零度（-273.15℃=0K）是低温的极限。绝对零度是温度理论上的极限,只能无限接近,不能达到。【分子动能】定义分子由于无规则运动而具有的能量叫做分子动能对分子动能的理解单个分子的动能(1)物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能。(2)分子在永不停息地做无规则热运动,每个分子的动能大小不同,并且时刻在变化。(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果,个别分子的动能没有实际意义。分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计意义。温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大,个别分子的动能可能增大,也可能减小,但总体平均动能上所有分子的动能之和一定是增加的。(2)虽然同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,平均速率大小一般不相同。【分子势能】定义分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能分子势能的特点由分子间的相对位置决定,随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量,正负表示的是大小,具体的值与零势能的选择有关分子势能与分子力做功分子力做正功时,分子势能减少,分子力做负功时,分子势能增加。取分子间距离无限远时分子势能为零值,一般两分子间距离r010r时分子势能均视为零。分子势能与分子间的距离的关系图示分子间距离在小于平衡距离时,分子势能最大值在零距离处；分子距离在大于平衡距离时,分子势能最大值在无穷远处；分子间距离在无穷远处引力和斥力都为零,引力引起的势能最大；分子间距离在无穷近处引力和斥力最大,斥力引起的势能最大。0rr分子力表现为斥力,随着r的减小,分子斥力做负功,分子势能增大0rr分子力为零，分子势能最小（但不为零）。在此位置左右分子间距离r不论减小-5-或增大,分子势能都增大。所以说平衡位置处是分子势能最低点0 rr分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大0 10rr分子势能均视为零影响因素宏观分子势能跟物体的体积有关,物体的体积变化,物体的势能会变化,但不能说体积变大,分子势能一定变大。要视具体的物质而定微观分子势能跟分子间距离r有关,分子势能与 r的关系不是单调变化的【内能】1.内能的概念及决定因素(1)物体的内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。(2)任何物体都具有内能,因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的。(3)决定物体内能的因素从宏观上看