第一章分子动理论 网络构建与学科素养提升-2021年高中物理人教版(新教材)选择性必修第三册
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1、网络构建与学科素养提升网络构建与学科素养提升 一、分子微观量估算问题中的分子模型模型构建能力培养 分子模型 分子模型 意义 分子大小或分子间的平 均距离 图例 球形模型 固体和液体可看成是由 一个个紧挨着的球形分 子排列而成的,忽略分 子间的空隙 d 3 6V0 (分子直径) 立方体模 型(气体) 气体分子间的空隙很 大,把气体分成若干个 小立方体,气体分子位 于每个小立方体的中 心,每个小立方体是每 个分子占有的活动空 间,这时忽略气体分子 的大小 d3V0(分子间平均距 离) 立方体模 型(固体) 固体可看做是由一个紧 挨着一个的立方体分子 排列而成的,忽略分子 间空隙 r3V0(分子大小
2、) 说明 (1)这里的分子是指构成物质的单元,可以是分子,也可以是原子、离子。 在热运动中它们遵循相同的规律,所以统称为分子。 (2)我们根据阿伏加德罗常数和摩尔体积估算出的“分子体积”,严格来说是每个 分子平均所占有的空间,由于固体和液体的分子是紧密排列的,分子间距小,我 们可以认为分子占有的空间和分子体积几乎是一样的。 而由于气体分子间距很大, 气体分子占有的空间比分子体积大得多,因此我们估算的仅仅是气体分子平均占 有的空间,由 d 3 Vmol NA 计算得到的 d 是气体分子间的距离。 例 1 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为 1.3 kg/m3和 2.1 kg/m3, 空
3、气的摩尔质量为 0.029 kg/mol,阿伏加德罗常数 NA6.021023 mol 1。若潜水员 呼吸一次吸入 2 L 空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的 分子数。(结果保留 1 位有效数字) 解析 设空气的摩尔质量为 M,在海底和岸上的密度分别为 海和 岸,一次吸入 空气的体积为 V,在海底吸入的分子数 N海 海V M NA,在岸上吸入的分子数 N岸 岸V M NA,则有 NN海N岸( 海岸)V M NA,代入数据得 N31022。 答案 31022个 素养提升练 1 试估算在标准状态下空气分子的平均距离。(取标准状态下气体的 摩尔体积 22.410 3m3/moL)
4、 解析 此题关键是建立气体分子的立方体模型。将分子看做是一个质点,并处在 规则且均匀分布的正方体中心,小正方体的体积是分子平均占据空间的大小,如 图所示,设 L 为小正方体的边长,d 为分子间距,若取 1 mol 标准状态下的氢气, 则,dL 3 V NA 3 22.410 3 m3/mol 6.021023 mol 13.310 9 m。 答案 3.310 9 m 二、两种曲线的比较比较思维能力的培养 分子力 F 与分子间距离 r 的关系如图中虚线所示。 如果取两个分子相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零, 分子势能 Ep与分子间距离 r 的关系可用如图所示的实线表示。
5、(1)当 rr0时分子处于平衡状态,此时分子间的引力、斥力同时存在,分子力 F 为零,分子势能 Ep最小。 (2)在 rr0的范围内,分子力表现为引力,其大小 F 随着分子间距离 r 的增大先增 大后减小;随着分子间距离 r 的增大,引力做负功,所以分子势能 Ep一直增大。 例 2 (多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点 O,乙分子沿 x 轴运动,两分子间 的分子势能 Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。 图中分子势能的最小 值为E0。若两分子所具有的总能量为 0,则下列说法中正确的是( ) A.乙分子在 P 点(xx2)时,加速度最大 B.乙分子在 P 点(xx2)时,其动能为 E0
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