2017年中考物理輔導(dǎo):分子熱運動

字號:

分子熱運動歷史簡述
    我們生活在物質(zhì)世界中,我們的周圍充滿著物質(zhì):水、空氣、石頭、金屬、動物、植物等都是物質(zhì)。而對于物質(zhì)是怎樣構(gòu)成的,這一古老課題,很早就有過種種猜測,有的主張萬物之源是“氣”,有的主張萬物之源是“火”。公元前 5 世紀(jì)墨子提出的物質(zhì)的小單位是“端”,公元前 4 世紀(jì)古希臘的德漠克利特認(rèn)為宇宙萬物,是由大小和質(zhì)量不同的,不可入的,運動不息的原子組成。此后經(jīng)過近2000年的探索,直到17世紀(jì)末,才科學(xué)地認(rèn)識到物質(zhì)是由分子組成的。
    1、分子和分子運動
    (1)物質(zhì)是由分子組成的,分子是極小的微粒。如果把分子看做球形,它的直徑約10-10米,這是一個極小的長度,不僅肉眼看不到,即使用現(xiàn)代的顯微鏡也看不清分子。由于分子極小,所以物體含分子數(shù)目大得驚人。通常情況下,1厘米3空氣里大約有 2.7×1019個分子,如果人數(shù)數(shù)的速度能達到每秒數(shù)100億個,要數(shù)完這個數(shù),也得用80多年。
    (2)構(gòu)成物質(zhì)的分子永不停息地運動著。由于分子太小,目前尚無法直接觀察分子的行為,但我們可以從宏觀的實驗現(xiàn)象,來判斷分子的行為。
    演示實驗:擴散現(xiàn)象(請同學(xué)們打開左邊的動畫進行學(xué)習(xí))
    擴散現(xiàn)象表明:一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則的運動。只有分子不停地運動才能相互進入對方。同時也說明分子不是緊密地擠在一起,而是彼此間存有間隙。
    2、分子間的作用力
    固體、液體的分子都在不停地做無規(guī)則運動,且分子間又有間隙,為什么分子不會飛散開,反而聚合在一起呢?引導(dǎo)學(xué)生猜想,這可能是分子間存在著吸引力,這個猜想是否正確呢?需要我們用實驗來證實。
    演示實驗:分子引力實驗(請同學(xué)們打開左邊的動畫進行觀察)
    實驗證實了我們關(guān)于分子引力的猜想。我們再進一步思考,又會發(fā)現(xiàn)新的矛盾:分子之間有間隙,分子之間又有引力,這兩者是矛盾的,分子想互吸引終應(yīng)該相互靠緊,而不應(yīng)該有間隙。既然分子間有間隙,物體應(yīng)該很容易壓縮,但事實卻是固體、液體極難壓縮。我們只有根據(jù)事實,深化我們的認(rèn)識,事實表明我們對分子的認(rèn)識還不夠全面,還有沒認(rèn)識到的方面。
    原來分子之間還存在斥力。分子之間既有引力,又有斥力,會不會兩種力總是相互抵消呢?當(dāng)然不會,只有在特定的距離r時,分子間的引力等于斥力,這個距離r就是通常的分子間隙的距離,大約是10-10米。當(dāng)分子距離小于r時,斥力和引力都增大,但斥力增大得快,分子間表現(xiàn)為斥力。當(dāng)分子間距離增大時,斥力和引力都減小,但斥力減小得更快、分子間表現(xiàn)為引力。當(dāng)分子距離再增大,分子引力繼續(xù)減小,當(dāng)分子距離大于10r時,分子間的作用力將變得十分微弱,可以忽略了。