第十三章 內(nèi)能 第1節(jié) 分子熱運(yùn)動(dòng)
圖13－1－11
一物質(zhì)的構(gòu)成
[說(shuō)明]本章所說(shuō)的"分子"與物理中的"分子"不同，泛指組成物質(zhì)的一切微粒，原子、分子、離子等合稱為"分子"。
二分子熱運(yùn)動(dòng)
三分子間的斥力
(續(xù)表)
四物質(zhì)三態(tài)的微觀結(jié)構(gòu)模型
類型一物質(zhì)的構(gòu)成
例1[蘇州高考]關(guān)于物質(zhì)的組成，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A．物質(zhì)是由大量分子組成的
B．原子是由原子核和中子組成的
C．原子核是由質(zhì)子和中子組成的
D．質(zhì)子和中子是由更小的微粒組成的
[解析]B物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子又是由原子核和核外電子組成的，且核外電子繞原子核高速運(yùn)動(dòng)，原子核又是由質(zhì)子和中子組成的，比質(zhì)子、中子還小的微粒還有夸克，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。
[點(diǎn)撥]分子其實(shí)能否繼續(xù)再分為原子等，但分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。
類型二分子熱運(yùn)動(dòng)
例2[咸寧高考]在如圖13－1－12所示的四種現(xiàn)象中，能彰顯"分子在不停地運(yùn)動(dòng)"的是()
圖13－1－12
[解析]A在剖析分子運(yùn)動(dòng)類的問(wèn)題時(shí)，要明晰：肉眼能看到的(如煙霧、灰塵、飛沫等)是固體或則液體的小顆粒，它們的運(yùn)動(dòng)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不能說(shuō)明分子在運(yùn)動(dòng)；一般情況下，嗅覺所感覺到的常常是由分子運(yùn)動(dòng)所造成的，如嗅到花的香氣。
[方法方法]"三招"巧判分子熱運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)：
絕招一：從概念上判定。分子熱運(yùn)動(dòng)是物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而機(jī)械運(yùn)動(dòng)則是一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體位置的改變。
絕招二：從現(xiàn)象上判定。微觀世界中分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是肉眼看不到的，而宏觀世界中物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)則是肉眼能看到的。
絕招三：從造成運(yùn)動(dòng)的誘因上判定。分子熱運(yùn)動(dòng)是自發(fā)的，永不停歇的，不受外力影響，而物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)則要遭到外力的影響。
【變式題】進(jìn)入剛家裝完的房子，我們經(jīng)常會(huì)嗅到一種惡臭的味道，這味道主要來(lái)自家裝材料中的甲醛這些對(duì)人體有害的物理物質(zhì)。這說(shuō)明甲醛分子在做運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)隨溫度的下降而(選填"加劇"或"減緩")。
[答案]永不停歇的無(wú)規(guī)則減緩
[解析]因?yàn)橐磺形镔|(zhì)的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故步入剛家裝完的臥室都會(huì)嗅到甲醛的味道；分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)會(huì)隨溫度的下降而減緩，所以在家裝房子時(shí)要選用環(huán)保材料。
類型三分子間的斥力
例3把干凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)的下邊，記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。如圖13－1－13所示，讓玻璃板的下表面接觸海面，然后稍微使勁向下拉，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)變大，其原因是玻璃板與水的接觸面之間存在()
圖13－1－13
A．摩擦力B．分子引力
C．分子作用力D．大氣壓力
[解析]B當(dāng)玻璃板的下表面接觸海面時(shí)，由于水分子和玻璃分子距離較近，故兩種分子之間會(huì)形成較大的引力，彈簧測(cè)力計(jì)要將玻璃板拉起，需提供比玻璃板重力大的力。故此現(xiàn)象說(shuō)明玻璃板與水的接觸面之間存在相互作用的分子引力。
類型四物態(tài)變化的微觀本質(zhì)
例4[內(nèi)江高考]如圖13－1－14甲所示，在液體的表面上，某些能量較大的分子能克服液體內(nèi)其他分子的禁錮而"飛離"液體表面，這就是；如圖乙所示，在液體內(nèi)部，有一些分子因?yàn)楂@得足夠的能量，能甩掉其他分子的禁錮，進(jìn)入液體內(nèi)部的小氣泡中，從而使小氣泡漸漸變大并上升到液面，氣泡斷裂，其中的水蒸氣"飛"到空氣中，這就是。(均填氣化的兩種形式中的一種)
圖13－1－14
[答案]蒸發(fā)沸騰
[規(guī)律總結(jié)]我們可以從微觀角度剖析蒸發(fā)和沸騰，其實(shí)質(zhì)是分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中甩掉周圍其他分子的禁錮而發(fā)生的。溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，擺脫周圍其他分子禁錮的分子就越多，蒸發(fā)越快，因此還可以從微觀角度剖析影響蒸發(fā)快慢的誘因。
知識(shí)點(diǎn)●1物質(zhì)的構(gòu)成
1．下列說(shuō)法正確的是()
A．用高倍放大鏡可以看到一部分物質(zhì)的分子
B．分子比原子還小
C．只有分子能夠保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
D．分子大小可以用10－10m為單位來(lái)量度
[解析]D人們用肉眼和光學(xué)顯微鏡都未能認(rèn)清分子，用高倍放大鏡也看不清，用電子顯微鏡才可以認(rèn)清，故A錯(cuò)。如果是同種物質(zhì)，分子由原子構(gòu)成，分子和原子可以比較大小，如果是不同物質(zhì)，分子和原子的大小情況要看具體物質(zhì)能夠比較，故B錯(cuò)。并非只有分子才可以保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，由原子構(gòu)成的物質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)由原子保持，故C錯(cuò)。分子大小可以用10－10m為單位來(lái)量度，故D對(duì)。
知識(shí)點(diǎn)●2分子熱運(yùn)動(dòng)
2．關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()
A．只發(fā)生在二氧化碳之間
B．只發(fā)生在液體之間
C．只發(fā)生在固體之間
D．可以發(fā)生在任何兩種物體之間
[解析]D擴(kuò)散現(xiàn)象是指不同的物質(zhì)在相互接觸時(shí)彼此步入對(duì)方的現(xiàn)象，任何兩種物體之間都能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，故D選項(xiàng)正確。
[點(diǎn)評(píng)]由于固體分子之間的寬度比較小，所以固體之間的擴(kuò)散現(xiàn)象不像液體和二氧化碳這么顯著，能達(dá)到肉眼可見的程度須要的時(shí)間比較長(zhǎng)，所以在生活中并不常見。
圖13－1－15
3．用如圖13－1－15所示的裝置演示氨氣擴(kuò)散現(xiàn)象，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅褐色甲烷二氧化碳，另一袋裝有空氣。為了有力地證明二氧化碳發(fā)生了擴(kuò)散，裝甲烷二氧化碳的應(yīng)是
(選填"A"或"B")瓶。根據(jù)現(xiàn)象可知二氧化碳發(fā)生了擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象表明二氧化碳分子在。若實(shí)驗(yàn)氣溫分別為：①0℃、②4℃、③20℃、④30℃，則在(填序號(hào))時(shí)二氧化碳擴(kuò)散最快。
[答案] BA瓶中出現(xiàn)紅褐色，B瓶中紅褐色變淡永不停歇地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)④
[解析]擴(kuò)散現(xiàn)象是兩種不同物質(zhì)的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。因?yàn)槎趸级趸嫉拿芏刃∮诳諝獾拿芏龋瑸榱伺懦亓Φ挠绊懀旅娴谋友b的應(yīng)當(dāng)是二氧化碳二氧化碳。根據(jù)兩瓶中二氧化碳的顏色變化，可以判定分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
知識(shí)點(diǎn)●3分子間的斥力
圖13－1－16
4．[廣東高考]如圖13－1－16所示，兩表面磨平的鉛塊緊密接觸后可吊起吊燈，這說(shuō)明()
A．分子間存在作用力
B．分子間存在引力
C．分子間存在間隙
D．分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
[答案]B
一、選擇題
1．(多選)觀察如圖13－1－17所示的四組圖片，能說(shuō)明"分子間有縫隙"的是()
圖13－1－17
[答案]CD
2．世界上的一切物體，無(wú)論是一粒沙、一縷煙，還是一朵花……都是由大量分子組成的。下列現(xiàn)象能說(shuō)明"分子在永不停歇地運(yùn)動(dòng)"的是()
A．沙塵暴起，飛沙滿天
B．微風(fēng)拂過(guò)，炊煙縷縷
C．陽(yáng)春一月，花香襲人
D．豐收季節(jié)，麥浪起伏
[解析]C擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子在永不停歇地運(yùn)動(dòng)，而分子熱運(yùn)動(dòng)研究的對(duì)象是人眼看不見的分子。沙塵、炊煙是由分子組成的物體，因此"沙塵暴起，飛沙滿天""微風(fēng)拂過(guò)，炊煙縷縷"不能說(shuō)明分子在不停地運(yùn)動(dòng)；麥浪起伏是物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此"豐收季節(jié)，麥浪起伏"也不能說(shuō)明分子在永不停歇地運(yùn)動(dòng)；能嗅到茶香，是分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，因此"陽(yáng)春一月，花香襲人"能說(shuō)明分子在永不停歇地運(yùn)動(dòng)，故C選項(xiàng)正確。
3．[湛江高考]5月31日是"世界無(wú)煙日"，吸煙有害健康已成為朋友們的共識(shí)。會(huì)議室里貼了如圖13－1－18所示的標(biāo)志，這主要是考慮到在空氣不流通的臥室里，只要有一個(gè)人抽煙，整個(gè)屋子都會(huì)飽含煙味，這是因?yàn)?)
圖13－1－18
A．分子在不停地運(yùn)動(dòng)
B．分子間有引力
C．分子間有作用力
D．物質(zhì)是由分子組成的
[答案]A
4．兩滴水銀接近時(shí)能手動(dòng)結(jié)合為一滴較大的水銀，這一現(xiàn)象說(shuō)明()
A．分子間存在引力
B．分子間存在作用力
C．分子間有間隙
D．物體之間有擴(kuò)散現(xiàn)象
[解析]A兩滴水銀接近時(shí)，分子之間的距離增大，當(dāng)大于10倍分子半徑時(shí)，分子間表現(xiàn)為引力，使得兩滴水銀在引力的作用下，相互接近，直至合為一滴較大的水銀。
5.(多選)圖13－1－19形象地反映了物質(zhì)氣、液、固三態(tài)分子排列的特征，正確的說(shuō)法是()
圖13－1－19
A．甲是氣態(tài)B．乙是氣態(tài)
C．丙是氣態(tài)D．甲是固態(tài)
[解析]CD按照固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)分子間距離依次減小，可以判定甲為固態(tài)、乙為液態(tài)、丙為氣態(tài)。
6．下表中所列分子的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)關(guān)的是()
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
分子的性質(zhì)
一塊蔗糖溶于一杯水底產(chǎn)生糖水
分子是可以再分的
固態(tài)碘、碘蒸汽都能使淀粉堿液變紅色，而酚酞不能
分子能保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
快速推壓針頭，密閉在針頭中的乙腈氣體液化
分子之間有間隙
溫度越高，水蒸發(fā)越快
溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)得越快
[解析]A選項(xiàng)A說(shuō)明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而不能說(shuō)明分子是可以再分的，其他選項(xiàng)均是正確的。
二、填空題
7．如圖13－1－20所示是拿來(lái)說(shuō)明原子及原子核結(jié)構(gòu)情況的示意圖，由此圖提供的信息可知：原子是由原子核和核外的一些組成的；原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子(選填"有"或"沒(méi)有")更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。
圖13－1－20
[答案]電子有
[解析]截至目前，人類發(fā)覺的最小粒子為構(gòu)成質(zhì)子和中子的"夸克"，即質(zhì)子和中子有更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。
8．夏天的夜晚，站在河塘邊就可以嗅到荷葉淡淡的濃香，從物理學(xué)的角度解釋，荷葉飄香是現(xiàn)象。中午荷葉的香氣變濃，是因?yàn)樵礁撸肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)越劇烈。水珠是由構(gòu)成的，因?yàn)榉肿又g的，水珠總是呈球狀。
圖13－1－21
[答案]擴(kuò)散氣溫水分子引力
9．當(dāng)把水果放進(jìn)冰柜的冷凍室存放時(shí)，通常用保鮮膜封裝，目的是避免水果中的水份因發(fā)生(填物態(tài)變化名稱)而散失，達(dá)到保鮮的目的。如果把吃剩的飯菜直接放進(jìn)冷凍室，食物之間常常互相"串味"，使食物喪失原有的口味。因此，剩飯菜一般也須要用保鮮膜封裝，這里的"串味"是因?yàn)槭澄镏g發(fā)生了分子的現(xiàn)象。
[答案]汽化(蒸發(fā))擴(kuò)散
10．2013年1月14日，霧霾天氣映照著京、津、冀、晉等地區(qū)。如圖13－1－22所示物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，PM2.5等有害揚(yáng)塵彌漫在空氣中，空氣污染問(wèn)題重返公眾視野。PM2.5是指大氣中半徑大于或等于2.5μm的顆粒物。PM2.5在空中運(yùn)動(dòng)(選填"屬于"或"不屬于")分子熱運(yùn)動(dòng)。有效降低PM2.5在空氣中濃度的做法是：
。
[答案]不屬于增強(qiáng)礦物燃料的利用率，減少車輛廢氣排放等
圖13－1－22
圖13－1－23
11.如圖13－1－23所示，很多朋友做作業(yè)時(shí)，常用透明膠水將弄錯(cuò)的字"粘"掉，這是因?yàn)?用分子動(dòng)理論解釋)，使用時(shí)使勁將膠紙向上壓一下，效果會(huì)更好，原因是這樣可以使分子間距離變，分子間的斥力變。
[答案]分子間存在引力小大
12．[常州高考]2013年6月20日，航天員王亞平在"天宮一號(hào)"內(nèi)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①將金屬圈伸入水袋再拉出，金屬圈內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)薄薄的水膜。晃動(dòng)金屬圈，水膜沒(méi)有斷裂，原因是。②用注射器向水球內(nèi)注入少量紅墨水，過(guò)一會(huì)兒，整個(gè)水球都弄成了黑色，原因是
。
[答案]分子間存在相互作用的引力分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
三、實(shí)驗(yàn)探究題
13．甲、乙兩個(gè)相同的燒瓶中，盛有質(zhì)量均為100g、溫度不同的純凈水，其中甲杯中是10℃的熱水，乙杯中是50℃的冷水，它們都靜靜地放置在水平桌面上。若同時(shí)向兩個(gè)燒瓶中滴入一滴紅墨水，過(guò)幾分鐘后觀察到如圖13－1－24所示的現(xiàn)象。
圖13－1－24
(1)一段兒時(shí)間后杯中的水會(huì)變紅，這是現(xiàn)象。
(2)該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與有關(guān)。
[答案](1)擴(kuò)散(2)溫度
1．根據(jù)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，下列推導(dǎo)正確的是()
A．同一物質(zhì)在固態(tài)時(shí)比在液態(tài)和氣態(tài)時(shí)所含的分子數(shù)量多
B．玻璃容器不會(huì)漏水，說(shuō)明固體分子是一個(gè)挨到一個(gè)排列的物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，毫無(wú)間隙
C．液態(tài)蠟在融化時(shí)，中間凹坑下去，說(shuō)明蠟在液態(tài)時(shí)分子寬度比固態(tài)時(shí)小
D．固態(tài)物質(zhì)的分子比較固定，在平衡位置附近做輕微震動(dòng)；液態(tài)物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)較劇烈，能脫離原先的位置；氣態(tài)物質(zhì)的分子可以隨便運(yùn)動(dòng)
[答案]D
2．液體表面部份分子掙開其他分子的禁錮，逃逸到空氣中，這是蒸發(fā)的微觀本質(zhì)；同樣，固體表面分子也可以逃逸到空氣中，這是升華的微觀本質(zhì)；把餅干放進(jìn)水中，糖分子會(huì)挪到水分子的間隙中去，這是溶化的微觀本質(zhì)。由此看來(lái)，上述三種現(xiàn)象有著相同的微觀本質(zhì)，因此可以用一個(gè)更具概括性的名詞來(lái)表示這一類現(xiàn)象，即兩者同屬現(xiàn)象。通過(guò)上述三種人眼可以觀察到的宏觀現(xiàn)象，我們可以推測(cè)出微觀世界的分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是。(請(qǐng)把正確選項(xiàng)的代號(hào)填在此橫線上)
A．靜止的B．運(yùn)動(dòng)的
[答案]擴(kuò)散B