高中物理选修33第七章 分子动理论2 分子的热运动.docx

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高中物理选修33第七章分子动理论2分子的热运动

2　分子的热运动

[学科素养与目标要求]　

物理观念：

1.了解扩散现象.2.知道什么是布朗运动.3.知道什么是分子的热运动．

科学思维：

1.理解扩散现象和布朗运动产生的原因.2.掌握扩散现象、布朗运动与分子热运动的区别和联系．

科学探究：

通过观察实验现象，概括出影响扩散现象和布朗运动快慢的因素．

一、扩散现象

1．定义：

不同物质能够彼此进入对方的现象．

2．产生原因：

扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的．

3．意义：

反映分子在永不停息地做无规则运动．

4．应用：

生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．

二、布朗运动

1．定义：

悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的不停的无规则运动．

2．产生的原因：

大量液体（或气体）分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．

3．意义：

间接地反映了液体（或气体）分子的无规则运动．

三、热运动

1．定义：

分子永不停息的无规则运动．

2．宏观表现：

布朗运动和扩散现象．

3．特点

（1）永不停息；

（2）运动无规则；

（3）温度越高，分子的热运动越激烈．

1．判断下列说法的正误．

（1）只有在气体和液体中才能发生扩散现象．（　×　）

（2）阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动．

（　×　）

（3）扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们都叫热运动．（　×　）

（4）高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈．（　×　）

2．用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒的运动，其现象属于________；向一杯清水中滴几滴红墨水，红墨水向周围运动，其现象属于________．

答案　布朗运动　扩散现象

一、扩散现象

（1）生活中常会见到下列几种现象：

①在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．

②滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．

③炒菜时，在锅里放一撮盐，整锅菜都会具有咸味．

以上现象说明什么问题？

它们属于什么现象？

（2）在上述②中，整盆水变为均匀的红色时，扩散现象停止了吗？

（3）把一碗小米倒入一袋玉米中，掺匀后小米进入玉米的间隙中，这一现象是否属于扩散现象？

答案　

（1）说明不同物质分子能够彼此进入对方．它们属于扩散现象．

（2）没有．扩散现象永不停止．

（3）不属于．扩散现象是指由于分子的无规则运动，不同物质的分子彼此进入对方的现象，但上述现象不是分子运动的结果，而是两种物质的混合，所以不属于扩散现象．

1．特点

（1）永不停息；

（2）无规则．

2．影响因素

（1）物态

扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种不同物质之间．气态物质的扩散现象最容易发生，液态物质次之，固态物质的扩散现象在常温下短时间内不明显．

（2）温度：

温度越高，扩散现象越显著．

（3）浓度差：

扩散现象发生的快慢程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当浓度差大时，扩散现象较为显著．

例1

　（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（　　）

A．温度越高，扩散进行得越快

B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应

C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

答案　ACD

解析　温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确．

二、布朗运动

用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示．

（1）从图中可看出花粉微粒运动的特点是什么？

（2）花粉微粒为什么会做这样的运动？

（3）这种运动反映了什么？

答案　

（1）花粉微粒的运动是无规则的．

（2）花粉微粒受到液体分子不平衡的撞击作用，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉微粒的无规则运动．

（3）这种运动反映了液体分子运动的无规则性．

1．实质

布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的运动，不是固体微粒中单个分子的运动，也不是液体（或气体）分子的运动．它反映了液体（或气体）分子的无规则运动．

2．特点

（1）永不停息；

（2）无规则．

3．影响因素

（1）固体微粒的大小：

悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．

（2）液体（或气体）的温度：

液体（或气体）的温度越高，布朗运动越激烈．

例2

　（2018·北京市丰台区模拟）1827年，英国植物学家布朗在显微镜下观察悬浮在液体里的花粉颗粒时，发现花粉颗粒在做永不停息的无规则运动，这种运动称为布朗运动．下列说法正确的是（　　）

A．液体温度一定时，花粉颗粒越大，花粉颗粒的无规则运动越明显

B．花粉颗粒大小一定时，液体温度越低，花粉颗粒的无规则运动越明显

C．布朗运动就是液体分子永不停息的无规则运动

D．布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的

答案　D

解析　布朗运动是指悬浮在液体中的花粉颗粒所做的无规则运动，是液体分子对花粉颗粒的不平衡碰撞导致的，布朗运动不是液体分子的无规则运动，而是液体分子做无规则热运动的间接反映，选项C错误，D正确．当液体温度一定时，花粉颗粒越小，布朗运动越明显；当花粉颗粒大小一定时，液体温度越高，布朗运动越明显，选项A、B错误．

例3

　小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，并把相邻时间的点连接起来，如图1所示，下列判断正确的是（　　）

图1

A．图中的折线就是粉笔末的运动轨迹

B．图中的折线就是水分子的运动轨迹

C．从整体上看粉笔末的运动是无规则的

D．图中折线表明水分子在短时间内的运动是规则的

答案　C

解析　题图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线，不是粉笔末的运动轨迹，也不是水分子的运动轨迹，故A、B错误；题图中的折线没有规则，说明粉笔末的运动是无规则的，反映了水分子的运动是无规则的，故C正确，D错误．

三、热运动

（1）在扩散现象中，温度越高，扩散越快；在布朗运动中，温度越高，布朗运动越明显．而这两种现象又都反映了分子的运动，那么分子的运动与温度有什么关系？

分子的运动又有哪些特点？

（2）布朗运动是热运动吗？

（3）温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0℃以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？

答案　

（1）温度越高，分子的运动越激烈．分子运动的特点：

①永不停息；②无规则．

（2）不是．

（3）不对．分子的热运动是永不停息的．虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止．

1．对热运动的理解

（1）分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．

（2）热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义．

（3）分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高运动快，温度低运动慢，但分子热运动永远不会停息．

2．布朗运动与热运动的区别与联系

布朗运动

热运动

不同点

研究对象

固体微粒

分子

观察难易程度

可以在显微镜下看到，肉眼看不到

在显微镜下看不到

相同点

①无规则；②永不停息；③温度越高越激烈

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，布朗运动反映了分子的热运动

特别提醒　分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系．

例4

　下列关于热运动的说法中，正确的是（　　）

A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动

B．分子热运动是物体被加热后的分子运动

C．分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动

D．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动

答案　D

解析　分子热运动是指大量分子做永不停息的无规则运动，不是单个分子做永不停息的无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B、C错误，D正确．扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误．

1．（扩散现象）（多选）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（　　）

A．有风时，尘土飞扬到空中

B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙

C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金

D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸

答案　CD

2．（布朗运动）关于布朗运动及其原因，以下说法不正确的是（　　）

A．布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，间接证实了液体分子的无规则运动

B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

C．布朗运动是由液体分子对悬浮颗粒碰撞作用不平衡引起的

D．液体的温度越高，布朗运动越剧烈

答案　B

解析　布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，间接证实了液体分子的无规则运动，A正确，B错误；布朗运动是由液体分子对悬浮颗粒碰撞作用的不平衡引起的，液体的温度越高，布朗运动越剧烈，C、D正确．

3．（热运动）对分子的热运动，以下叙述中正确的是（　　）

A．分子的热运动就是布朗运动

B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同

C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈

D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈

答案　C

解析　分子的热运动是分子永不停息的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错误；分子无规则运动的激烈程度只与物质的温度有关，物质的温度越高，分子的热运动就越激烈，同种物质的分子在不同温度下，分子的热运动激烈程度不同，故B错误；热运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，也与物体的物态没有关系，故D错误．

一、选择题

考点一　扩散现象

1．（多选）下列现象中属于扩散现象的是（　　）

A．琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味

B．琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色

C．琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了

D．琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水

答案　ABC

解析　琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味，是芳香分子扩散到空气中，属于扩散现象，故A正确；琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色，是蓝色衣服上的染料分子扩散的结果，属于扩散现象，故B正确；琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了，属于扩散现象，故C正确；琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水，属于物质的混合，不属于扩散现象，故D错误．

2．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是（　　）

A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中

B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多

C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散

D．炒菜时温度高，分子热运动激烈

答案　D

解析　在扩散现象中，温度越高，扩散得越快．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确．

3.（多选）（2019·青岛市高二检测）如图1所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开．对于抽去玻璃板后所发生的现象（已知二氧化氮的密度比空气的密度大），下列说法正确的是（　　）

图1

A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色

B．二氧化