第十三章 內能 第1節 分子熱運動
圖13－1－11
一物質的構成
[說明]本章所說的"分子"與物理中的"分子"不同，泛指組成物質的一切微粒，原子、分子、離子等合稱為"分子"。
二分子熱運動
三分子間的斥力
(續表)
四物質三態的微觀結構模型
類型一物質的構成
例1[蘇州高考]關于物質的組成，下列說法中錯誤的是()
A．物質是由大量分子組成的
B．原子是由原子核和中子組成的
C．原子核是由質子和中子組成的
D．質子和中子是由更小的微粒組成的
[解析]B物質是由分子組成的，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動，原子核又是由質子和中子組成的，比質子、中子還小的微粒還有夸克，故A、C、D正確，B錯誤。
[點撥]分子其實能否繼續再分為原子等，但分子是保持物質化學性質的最小微粒。
類型二分子熱運動
例2[咸寧高考]在如圖13－1－12所示的四種現象中，能彰顯"分子在不停地運動"的是()
圖13－1－12
[解析]A在剖析分子運動類的問題時，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，它們的運動是機械運動，不能說明分子在運動；一般情況下，嗅覺所感覺到的常常是由分子運動所造成的，如嗅到花的香氣。
[方法方法]"三招"巧判分子熱運動和機械運動：
絕招一：從概念上判定。分子熱運動是物體內部大量分子的無規則運動，而機械運動則是一個物體相對于另一個物體位置的改變。
絕招二：從現象上判定。微觀世界中分子的無規則運動是肉眼看不到的，而宏觀世界中物體的機械運動則是肉眼能看到的。
絕招三：從造成運動的誘因上判定。分子熱運動是自發的，永不停歇的，不受外力影響，而物體的機械運動則要遭到外力的影響。
【變式題】進入剛家裝完的房子，我們經常會嗅到一種惡臭的味道，這味道主要來自家裝材料中的甲醛這些對人體有害的物理物質。這說明甲醛分子在做運動，這種運動會隨溫度的下降而(選填"加劇"或"減緩")。
[答案]永不停歇的無規則減緩
[解析]因為一切物質的分子都在永不停息地做無規則運動，故步入剛家裝完的臥室都會嗅到甲醛的味道；分子的無規則運動會隨溫度的下降而減緩，所以在家裝房子時要選用環保材料。
類型三分子間的斥力
例3把干凈的玻璃板吊在彈簧測力計的下邊，記下測力計的讀數。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，發現彈簧測力計讀數變大，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當玻璃板的下表面接觸海面時，由于水分子和玻璃分子距離較近，故兩種分子之間會形成較大的引力，彈簧測力計要將玻璃板拉起，需提供比玻璃板重力大的力。故此現象說明玻璃板與水的接觸面之間存在相互作用的分子引力。
類型四物態變化的微觀本質
例4[內江高考]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，在液體內部，有一些分子因為獲得足夠的能量，能甩掉其他分子的禁錮，進入液體內部的小氣泡中，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]蒸發沸騰
[規律總結]我們可以從微觀角度剖析蒸發和沸騰，其實質是分子在運動過程中甩掉周圍其他分子的禁錮而發生的。溫度越高，分子的無規則運動越劇烈，擺脫周圍其他分子禁錮的分子就越多，蒸發越快，因此還可以從微觀角度剖析影響蒸發快慢的誘因。
知識點●1物質的構成
1．下列說法正確的是()
A．用高倍放大鏡可以看到一部分物質的分子
B．分子比原子還小
C．只有分子能夠保持物質的化學性質
D．分子大小可以用10－10m為單位來量度
[解析]D人們用肉眼和光學顯微鏡都未能認清分子，用高倍放大鏡也看不清，用電子顯微鏡才可以認清，故A錯。如果是同種物質，分子由原子構成，分子和原子可以比較大小，如果是不同物質，分子和原子的大小情況要看具體物質能夠比較，故B錯。并非只有分子才可以保持物質的化學性質，由原子構成的物質，其化學性質由原子保持，故C錯。分子大小可以用10－10m為單位來量度，故D對。
知識點●2分子熱運動
2．關于擴散現象，下列說法正確的是()
A．只發生在二氧化碳之間
B．只發生在液體之間
C．只發生在固體之間
D．可以發生在任何兩種物體之間
[解析]D擴散現象是指不同的物質在相互接觸時彼此步入對方的現象，任何兩種物體之間都能發生擴散現象，故D選項正確。
[點評]由于固體分子之間的寬度比較小，所以固體之間的擴散現象不像液體和二氧化碳這么顯著，能達到肉眼可見的程度須要的時間比較長，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散現象，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生了擴散，裝甲烷二氧化碳的應是
(選填"A"或"B")瓶。根據現象可知二氧化碳發生了擴散。擴散現象表明二氧化碳分子在。若實驗氣溫分別為：①0℃、②4℃、③20℃、④30℃，則在(填序號)時二氧化碳擴散最快。
[答案] BA瓶中出現紅褐色，B瓶中紅褐色變淡永不停歇地做無規則運動④
[解析]擴散現象是兩種不同物質的分子無規則運動的結果。因為二氧化碳二氧化碳的密度小于空氣的密度，為了排除重力的影響，下面的杯子裝的應當是二氧化碳二氧化碳。根據兩瓶中二氧化碳的顏色變化，可以判定分子在不停地做無規則運動。
知識點●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．分子在不停地做無規則運動
[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。下列現象能說明"分子在永不停歇地運動"的是()
A．沙塵暴起，飛沙滿天
B．微風拂過，炊煙縷縷
C．陽春一月，花香襲人
D．豐收季節，麥浪起伏
[解析]C擴散現象說明分子在永不停歇地運動，而分子熱運動研究的對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""微風拂過，炊煙縷縷"不能說明分子在不停地運動；麥浪起伏是物體的機械運動，因此"豐收季節，麥浪起伏"也不能說明分子在永不停歇地運動；能嗅到茶香，是分子做無規則運動的結果，因此"陽春一月，花香襲人"能說明分子在永不停歇地運動，故C選項正確。
3．[湛江高考]5月31日是"世界無煙日"，吸煙有害健康已成為朋友們的共識。會議室里貼了如圖13－1－18所示的標志，這主要是考慮到在空氣不流通的臥室里，只要有一個人抽煙，整個屋子都會飽含煙味，這是因為()
圖13－1－18
A．分子在不停地運動
B．分子間有引力
C．分子間有作用力
D．物質是由分子組成的
[答案]A
4．兩滴水銀接近時能手動結合為一滴較大的水銀，這一現象說明()
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．物體之間有擴散現象
[解析]A兩滴水銀接近時，分子之間的距離增大，當大于10倍分子半徑時，分子間表現為引力，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形象地反映了物質氣、液、固三態分子排列的特征，正確的說法是()
圖13－1－19
A．甲是氣態B．乙是氣態
C．丙是氣態D．甲是固態
[解析]CD按照固態、液態、氣態分子間距離依次減小，可以判定甲為固態、乙為液態、丙為氣態。
6．下表中所列分子的性質和實驗現象無關的是()
選項
實驗現象
分子的性質
一塊蔗糖溶于一杯水底產生糖水
分子是可以再分的
固態碘、碘蒸汽都能使淀粉堿液變紅色，而酚酞不能
分子能保持物質的化學性質
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，水蒸發越快
溫度越高，分子運動得越快
[解析]A選項A說明分子在做無規則運動，而不能說明分子是可以再分的，其他選項均是正確的。
二、填空題
7．如圖13－1－20所示是拿來說明原子及原子核結構情況的示意圖，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；原子核內的質子和中子(選填"有"或"沒有")更精細的結構。
圖13－1－20
[答案]電子有
[解析]截至目前，人類發覺的最小粒子為構成質子和中子的"夸克"，即質子和中子有更精細的結構。
8．夏天的夜晚，站在河塘邊就可以嗅到荷葉淡淡的濃香，從物理學的角度解釋，荷葉飄香是現象。中午荷葉的香氣變濃，是因為越高，分子的熱運動越劇烈。水珠是由構成的，因為分子之間的，水珠總是呈球狀。
圖13－1－21
[答案]擴散氣溫水分子引力
9．當把水果放進冰柜的冷凍室存放時，通常用保鮮膜封裝，目的是避免水果中的水份因發生(填物態變化名稱)而散失，達到保鮮的目的。如果把吃剩的飯菜直接放進冷凍室，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"是因為食物之間發生了分子的現象。
[答案]汽化(蒸發)擴散
10．2013年1月14日，霧霾天氣映照著京、津、冀、晉等地區。如圖13－1－22所示物體分子熱運動的劇烈程度，PM2.5等有害揚塵彌漫在空氣中，空氣污染問題重返公眾視野。PM2.5是指大氣中半徑大于或等于2.5μm的顆粒物。PM2.5在空中運動(選填"屬于"或"不屬于")分子熱運動。有效降低PM2.5在空氣中濃度的做法是：
。
[答案]不屬于增強礦物燃料的利用率，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，很多朋友做作業時，常用透明膠水將弄錯的字"粘"掉，這是因為(用分子動理論解釋)，使用時使勁將膠紙向上壓一下，效果會更好，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"內進行如下實驗：①將金屬圈伸入水袋再拉出，金屬圈內產生一個薄薄的水膜。晃動金屬圈，水膜沒有斷裂，原因是。②用注射器向水球內注入少量紅墨水，過一會兒，整個水球都弄成了黑色，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規則運動
三、實驗探究題
13．甲、乙兩個相同的燒瓶中，盛有質量均為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。若同時向兩個燒瓶中滴入一滴紅墨水，過幾分鐘后觀察到如圖13－1－24所示的現象。
圖13－1－24
(1)一段兒時間后杯中的水會變紅，這是現象。
(2)該實驗說明分子熱運動的劇烈程度與有關。
[答案](1)擴散(2)溫度
1．根據固態、液態、氣態物質的微觀結構，下列推導正確的是()
A．同一物質在固態時比在液態和氣態時所含的分子數量多
B．玻璃容器不會漏水，說明固體分子是一個挨到一個排列的物體分子熱運動的劇烈程度，毫無間隙
C．液態蠟在融化時，中間凹坑下去，說明蠟在液態時分子寬度比固態時小
D．固態物質的分子比較固定，在平衡位置附近做輕微震動；液態物質的分子運動較劇烈，能脫離原先的位置；氣態物質的分子可以隨便運動
[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，這是蒸發的微觀本質；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；把餅干放進水中，糖分子會挪到水分子的間隙中去，這是溶化的微觀本質。由此看來，上述三種現象有著相同的微觀本質，因此可以用一個更具概括性的名詞來表示這一類現象，即兩者同屬現象。通過上述三種人眼可以觀察到的宏觀現象，我們可以推測出微觀世界的分子的運動狀態是。(請把正確選項的代號填在此橫線上)
A．靜止的B．運動的
[答案]擴散B