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3　分子的熱運動 [學習目標]　1.了解擴散現(xiàn)象是由分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的.2.知道什么是布朗運動，理解布朗運動產(chǎn)生的原因.3.知道什么是分子的熱運動，理解分子熱運動與溫度的關系． 一、擴散現(xiàn)象 1．定義：不同物質能夠彼此進入對方的現(xiàn)象． 2．產(chǎn)生原因：擴散現(xiàn)象不是外界作用引起的，而是分子無規(guī)則運動的直接結果，是分子無規(guī)則運動的宏觀反映． 3．意義：反映分子在做永不停息的無規(guī)則運動． 4．應用：生產(chǎn)半導體器件時，在高溫條件下通過分子的擴散，在純凈半導體材料中摻入其他元素． 二、布朗運動 1．定義：懸浮在液體(或氣體)中的固體微粒的不停的無規(guī)則運動．它首先是由英國植物學家布朗在1827年用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉微粒時發(fā)現(xiàn)的． 2．研究對象：懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒，不是(選填“是”或“不是”)固體顆粒中的單個分子，也不是(選填“是”或“不是”)液體分子． 3．產(chǎn)生的原因：大量液體或氣體分子對懸浮微粒撞擊的不平衡造成的． 4．意義：間接地反映了液體分子的無規(guī)則運動． 三、熱運動 1．定義：分子永不停息的無規(guī)則運動． 2．宏觀表現(xiàn)：布朗運動和擴散現(xiàn)象． 3．特點 (1)永不停息； (2)運動無規(guī)則； (3)溫度越高，分子的熱運動越激烈． [即學即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)只有在氣體和液體中才能發(fā)生擴散現(xiàn)象．() (2)陽光從狹縫中射入教室，透過陽光看到飛舞的塵埃，這些塵埃顆粒的運動就是布朗運動．() (3)布朗運動是指液體分子的無規(guī)則運動．() (4)擴散現(xiàn)象和布朗運動都與溫度有關，它們都叫熱運動．() (5)高速運動的物體，其內(nèi)部分子的熱運動一定更激烈．() 2．用顯微鏡觀察懸浮在水中的小炭粒的運動，其現(xiàn)象屬于________；向一杯清水中滴幾滴紅墨水，紅墨水向周圍運動，其現(xiàn)象屬于________． 答案　布朗運動　擴散現(xiàn)象 一、擴散現(xiàn)象 [導學探究]　(1)生活中常會見到下列幾種現(xiàn)象： ①在墻角打開一瓶香水，很快整個房間都會彌漫著香氣． ②滴一滴紅色墨水在一盆清水中，過一段時間整盆水會變成濃度相同的紅色． ③炒菜時，在鍋里放一撮鹽，整鍋菜都會具有咸味． 以上現(xiàn)象說明什么問題？它們屬于什么現(xiàn)象？ (2)在上述②中，整盆水變?yōu)榫鶆虻募t色時，擴散現(xiàn)象停止了嗎？ (3)把一碗小米倒入一袋玉米中，摻勻后小米進入玉米的間隙中，這一現(xiàn)象是否屬于擴散現(xiàn)象？ 答案　(1)說明不同物質分子能夠彼此進入對方．它們屬于擴散現(xiàn)象． (2)沒有．擴散現(xiàn)象永不停止． (3)擴散現(xiàn)象是指由于分子的無規(guī)則運動，不同物質的分子彼此進入對方的現(xiàn)象．但上述現(xiàn)象不是分子運動的結果，而是兩種物質的混合，所以不屬于擴散現(xiàn)象． [知識深化] 1．擴散現(xiàn)象的影響因素 (1)物態(tài)：氣態(tài)物質的擴散現(xiàn)象最容易發(fā)生，液態(tài)物質次之，固態(tài)物質的擴散現(xiàn)象在常溫下短時間內(nèi)不明顯． (2)溫度：溫度越高，擴散現(xiàn)象越顯著． (3)濃度差：擴散現(xiàn)象發(fā)生的快慢程度還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當濃度差大時，擴散現(xiàn)象較為顯著． 2．擴散現(xiàn)象的特點 (1)永不停息；(2)無規(guī)則． 特別提醒　擴散現(xiàn)象的兩個誤解 (1)誤認為溫度低時擴散現(xiàn)象會停止． 實際上，分子運動的激烈程度雖然受到溫度影響(溫度高，運動快，溫度低，運動慢)但分子的運動永遠不會停止． (2)誤認為擴散現(xiàn)象只能在氣體與氣體之間才會發(fā)生．實際上，擴散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質之間． 例1　(多選)關于擴散現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．溫度越高，擴散進行得越快 B．擴散現(xiàn)象是不同物質間的一種化學反應 C．擴散現(xiàn)象是由物質分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的 D．擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生 E．液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的 答案　ACD 解析　溫度越高，擴散進行得越快，故A正確；擴散現(xiàn)象是由物質分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，不是化學反應，故B錯誤，C正確；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，故D正確；液體中的擴散現(xiàn)象不是由于液體的對流形成的，是液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，故E錯誤． 例2　(多選)下列是小明吃砂鍋粥時碰到的現(xiàn)象，屬于擴散現(xiàn)象的是(　　) A．米粒在水中上下翻滾 B．粥滾時，香味四處飄逸 C．鹽塊放入水中，水變味道 D．石油氣被風吹散時，周圍可聞到石油氣味 答案　BCD 解析　米粒在水中翻滾是米粒的運動，不是分子運動，不屬于擴散現(xiàn)象；香味四處飄逸，是分子擴散到空氣中的結果，是擴散現(xiàn)象；鹽塊放入水中，水變味道是鹽分子運動到水中，是擴散現(xiàn)象；石油氣被風吹散時，是石油分子運動到空氣中，使周圍可聞到石油氣味，這是擴散現(xiàn)象，B、C、D正確． 1．對擴散現(xiàn)象的認識注意以下三點 (1)兩種不同的物質． (2)以單個分子為單位彼此進入對方． (3)固體、液體、氣體之間都可以進行． 2．擴散是分子的無規(guī)則運動引起的，除溫度外與重力、壓強等外界其他因素無關． 二、布朗運動 [導學探究]　用顯微鏡觀察放在水中的花粉，追蹤幾?；ǚ郏扛?0s記下它們的位置，用折線分別依次連接這些點，如圖1所示． (1)從圖中可看出花粉微粒運動的特點是什么？ (2)花粉微粒為什么會做這樣的運動？ (3)這種運動反映了什么？ 圖1 答案　(1)花粉微粒的運動是無規(guī)則的． (2)花粉微粒受到液體分子不平衡的撞擊作用，在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強，在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強，這樣就引起了花粉微粒的無規(guī)則運動． (3)這種運動反映了液體分子運動的無規(guī)則性． [知識深化] 1．影響因素 (1)懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯． (2)溫度越高，布朗運動越激烈． 2．特點：(1)永不停息；(2)無規(guī)則． 特別提醒　(1)布朗運動是懸浮的固體微粒的運動，不是單個分子的運動． (2)布朗運動是由于液體分子對固體微粒撞擊的不平衡而產(chǎn)生的，因此布朗運動間接反映周圍液體分子的無規(guī)則運動． (3)固體微粒的運動是極不規(guī)則的，顯微鏡下看到的微粒運動位置連線并不是運動軌跡． 例3　(多選)下列關于布朗運動的說法，正確的是(　　) A．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動 B．液體溫度越高，懸浮微粒越小，布朗運動越明顯 C．布朗運動是由于液體各部分的溫度不同而引起的 D．布朗運動是由于液體分子從各個方向對懸浮微粒撞擊作用的不平衡引起的 答案　BD 解析　布朗運動的研究對象是固體小顆粒，而不是液體分子，故A選項錯誤；影響布朗運動的因素是溫度和微粒大小，溫度越高、微粒越小，布朗運動就越明顯，故B選項正確；布朗運動是由于固體小顆粒受液體分子的碰撞作用的不平衡而引起的，不是由于液體各部分的溫度不同而引起的，故C選項錯誤，D選項正確． 例4　小張在顯微鏡下觀察水中懸浮的細微粉筆末的運動．他把小顆粒每隔一定時間的位置記錄在坐標紙上，并把相鄰時間的點連接起來，如圖2所示，下列判斷正確的是(　　) 圖2 A．圖中的折線就是粉筆末的運動軌跡 B．圖中的折線就是水分子的運動軌跡 C．從整體上看粉筆末的運動是無規(guī)則的 D．圖中折線表明水分子在短時間內(nèi)的運動是規(guī)則的 答案　C 解析　圖中的折線是粉筆末在不同時刻的位置的連線，不是粉筆末的運動軌跡，也不是分子的運動軌跡，故A、B錯誤；圖中的折線沒有規(guī)則，說明粉筆末的運動是無規(guī)則的，分子的運動是無規(guī)則的，故C正確，D錯誤． 布朗運動問題的處理關鍵 1．運動物體：懸浮固體小顆粒(顯微鏡下才可看到)． 2．產(chǎn)生原因：是由固體小顆粒周圍的液體(或氣體)分子的無規(guī)則運動的撞擊不平衡引起的，遵守牛頓運動定律． 3．運動實質：是液體分子永不停息地做無規(guī)則運動的間接反映． 三、熱運動 [導學探究]　(1)在擴散現(xiàn)象中，溫度越高，擴散越快；在布朗運動中，溫度越高，布朗運動越明顯．而這兩種現(xiàn)象又都反映了分子的運動，那么分子的運動與溫度有什么關系？分子的運動又有哪些特點？ (2)布朗運動是熱運動嗎？ (3)溫度降低，分子的熱運動變慢，當溫度降低到0℃以下時，分子就停止運動了，這種說法對嗎？ 答案　(1)溫度越高，分子的運動越激烈．分子運動的特點：①永不停息；②無規(guī)則． (2)不是． (3)不對．分子的熱運動是永不停息的．雖然溫度降低，分子的無規(guī)則運動變慢，但不會停止，所以當溫度降低到0℃以下時，分子的無規(guī)則運動仍然不會停止． [知識深化] 1．對熱運動的理解 (1)所謂分子的“無規(guī)則運動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化． (2)熱運動是對大量分子而言的，對個別分子無意義． (3)分子熱運動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高運動快，溫度低運動慢，但分子的運動永遠不會停息． 2．布朗運動與擴散現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系 布朗運動 擴散現(xiàn)象 區(qū)別 研究對象不同 固體小微粒的運動 物質分子的運動 產(chǎn)生原因不同 液體(或氣體)分子對微粒撞擊的不平衡產(chǎn)生的 分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的 發(fā)生條件不同 在液體或氣體中發(fā)生 固體、液體和氣體中都能發(fā)生 影響因素不同 溫度和微粒大小 溫度、物態(tài)及兩種物質的濃度差 聯(lián)系 ①都是溫度越高，現(xiàn)象越明顯 ②都能反映分子不停地做無規(guī)則運動 3.布朗運動與熱運動的區(qū)別與聯(lián)系 布朗運動 熱運動 不同點 研究對象 固體微粒 分子 觀察難易程度 可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到 在顯微鏡下看不到 相同點 ①無規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越激烈 聯(lián)系 周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動反映了分子的熱運動 特別提醒　分子無規(guī)則的運動，不是宏觀物體的機械運動，二者無關系． 例5　下列關于熱運動的說法中，正確的是(　　) A．分子熱運動是指擴散現(xiàn)象和布朗運動 B．分子熱運動是物體被加熱后的分子運動 C．分子熱運動是單個分子做永不停息的無規(guī)則運動 D．分子熱運動是大量分子做永不停息的無規(guī)則運動 答案　D 解析　分子熱運動是指大量分子做永不停息的無規(guī)則運動，不是單個分子做永不停息的無規(guī)則運動，物體被加熱、不被加熱，其分子都在進行著熱運動，故B、C錯誤，D正確．擴散現(xiàn)象和布朗運動證實了分子的熱運動，但熱運動不是指擴散現(xiàn)象和布朗運動，A錯誤. 1.(擴散現(xiàn)象)(多選)在下列給出的四種現(xiàn)象中，屬于擴散現(xiàn)象的有(　　) A．有風時，塵土飛揚到空中 B．將沙子倒入石塊中，沙子要進入石塊的空隙 C．把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊地壓在一起，幾年后會發(fā)現(xiàn)鉛中有金 D．在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸 答案　CD 2．(布朗運動)液體中懸浮的固體顆粒越小，布朗運動越明顯，這是因為顆粒小時(　　) A．質量小，沿某一方向運動的機會大 B．被碰的機會小，自由運動的可能性大 C．受液體分子阻礙的機會小，容易運動 D．受各個方向液體分子撞擊的沖力不平衡的機會大 答案　D 解析　布朗運動是懸浮顆粒受液體分子撞擊的不平衡造成的，微粒越小，同一時刻來自不同方向撞擊的分子數(shù)就越少，撞擊效果就越不平衡，微粒質量越小，運動狀態(tài)也越容易改變． 3．(熱運動)對分子的熱運動，以下敘述中正確的是(　　) A．分子的熱運動就是布朗運動 B．熱運動是分子的無規(guī)則運動，同種物質的分子的熱運動激烈程度相同 C．氣體分子的熱運動不一定比液體分子激烈 D．物體運動的速度越大，其內(nèi)部分子的熱運動就越激烈 答案　C 解析　分子的熱運動是分子永不停息的無規(guī)則運動，而布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，不是分子的運動，故A錯誤；分子無規(guī)則運動的激烈程度只與物體的溫度有關，物體的溫度越高，分子的熱運動就越激烈，這種運動是物體內(nèi)部分子的運動，屬微觀的范疇，與物體的宏觀運動沒有關系，也與物體的物態(tài)沒有關系，故B、D錯誤． 一、選擇題 考點一　擴散現(xiàn)象與分子熱運動 1．(多選)下列現(xiàn)象中屬于擴散現(xiàn)象的是(　　) A．琪琪剛進家門就聞到媽媽做飯的香味 B．琪琪把白色的衣服和藍色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了藍色 C．琪琪看見爸爸調(diào)制的不同顏色分層的雞尾酒，放置一天后都混在一起成一種顏色了 D．琪琪看見雪融化后，與泥土混合成了泥水 答案　ABC 解析　琪琪剛進家門就聞到媽媽做飯的香味，是芳香分子擴散到空氣中，屬于擴散現(xiàn)象，故A正確；琪琪把白色的衣服和藍色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了藍色，是由于藍色衣服上的染料分子擴散的結果，屬于擴散現(xiàn)象，故B正確；琪琪看見爸爸調(diào)制的不同顏色分層的雞尾酒，放置一天后都混在一起成一種顏色了，屬于擴散現(xiàn)象，故C正確；琪琪看見雪融化后，與泥土混合成了泥水，屬于物質的混合，不屬于擴散現(xiàn)象，故D錯誤． 2．通常蘿卜腌成咸菜需要幾天，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需幾分鐘，那么造成這種差別的主要原因是(　　) A．加熱后鹽分子變小了，很容易進入蘿卜中 B．炒菜時蘿卜翻動地快，鹽和蘿卜接觸多 C．加熱后蘿卜分子間空隙變大，易擴散 D．炒菜時溫度高，分子熱運動激烈 答案　D 解析　在擴散現(xiàn)象中，溫度越高，擴散得越快．在腌蘿卜時，是鹽分子在常溫下的擴散現(xiàn)象，炒菜時，是鹽分子在高溫下的擴散現(xiàn)象，因此，炒菜時蘿卜咸得快，腌菜時蘿卜咸得慢，故A、B、C錯誤，D正確． 3．(多選)擴散現(xiàn)象說明了(　　) A．物體是由大量分子組成的 B．物質內(nèi)部分子間存在著相互作用力 C．分子間存在著空隙 D．分子在做無規(guī)則的運動 答案　CD 考點二　布朗運動與分子熱運動 4．(多選)關于布朗運動，下列說法中不正確的是(　　) A．布朗運動是微觀粒子的運動，牛頓運動定律不再適用 B．布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映 C．強烈的陽光射入較暗的房間內(nèi)，在光束中可以看到懸浮在空氣中的微塵不停地做無規(guī)則運動，這也是一種布朗運動 D．因為布朗運動的激烈程度跟溫度有關，所以布朗運動也叫做熱運動 答案　ACD 解析　布朗運動是宏觀粒子的運動，其運動規(guī)律同樣遵循牛頓運動定律，選項A錯誤；布朗運動雖然是固體小顆粒的運動，但卻反映了液體分子的無規(guī)則運動，選項B正確；光束中的粒子的運動是受小范圍氣流的影響而引起的，不是布朗運動，選項C錯誤；熱運動指分子的無規(guī)則運動，布朗運動不能稱為熱運動，選項D錯誤． 5．(多選)較大的懸浮微粒不做布朗運動，是由于(　　) A．液體分子不一定與微粒相撞 B．各個方向的液體分子對微粒的撞擊力相互平衡 C．微粒的質量大，運動狀態(tài)不易改變 D．微粒分子本身的熱運動緩慢 答案　BC 解析　懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞擊的分子越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，以至可以認為撞擊作用互相平衡，因此布朗運動不明顯，甚至觀察不到，懸浮微粒質量越大時，在相同力的作用下，速度越不容易改變，布朗運動也不明顯，并不是液體分子不與微粒相撞，故A、D錯誤，B、C正確． 6．霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動相互作用的結果．霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10μm、2.5μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)． 某科研機構對北京地區(qū)的檢測結果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時間變化． 據(jù)此材料，以下敘述正確的是(　　) A．PM10表示直徑小于或等于1.010－6m的懸浮顆粒物 B．PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力 C．PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動 D．PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大 答案　C 解析　PM10顆粒物的直徑小于或等于1010－6m＝1.010－5m，A項錯誤；PM10受到空氣分子作用力的合力總是在不停地變化，并不一定始終大于重力，B項錯誤；PM10和大懸浮顆粒物受到空氣分子不停地碰撞做無規(guī)則運動，符合布朗運動的條件，C項正確；根據(jù)材料不能判斷PM2.5濃度隨高度的增加而增大，D項錯誤． 考點三　綜合應用 7．(多選)下列事例中，屬于分子不停地做無規(guī)則運動的是(　　) A．秋風吹拂，樹葉紛紛落下 B．在箱子里放幾塊樟腦丸，過些日子一開箱就能聞到樟腦丸的氣味 C．煙囪里冒出的黑煙在空中飄蕩 D．把胡椒粉末放入菜湯中，最后胡椒粉末會沉在湯碗底，而我們喝湯時卻嘗到了胡椒的味道 答案　BD 解析　樹葉、黑煙(顆粒)都是由分子組成的固體物質和微粒，它們的運動都不能反映分子不停地做無規(guī)則運動，A、C錯誤，B、D正確． 8．(多選)對以下物理現(xiàn)象的分析正確的是(　　) ①從窗外射來的陽光中，可以看到空氣中的微粒在上下飛舞?、谏仙乃魵獾倪\動?、塾蔑@微鏡觀察懸浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做無規(guī)則運動?、芟蛞槐逅械稳霂椎渭t墨水，紅墨水向周圍擴散 A．①②③屬于布朗運動 B．④屬于擴散現(xiàn)象 C．只有③屬于布朗運動 D．③④屬于布朗運動 答案　BC 解析　擴散現(xiàn)象是指不同物質分子彼此進入對方的現(xiàn)象，而布朗運動是指固體小顆粒的無規(guī)則運動．觀察布朗運動必須在高倍顯微鏡下，肉眼看到的顆粒不屬于做布朗運動的顆粒．由以上分析可判斷B、C選項正確． 9．下列關于熱運動的說法中，正確的是(　　) A．0℃的物體中的分子不做無規(guī)則運動 B．因為布朗運動的激烈程度跟溫度有關，所以布朗運動也叫做熱運動 C．存放過煤的混凝土地面下一段深度內(nèi)都有黑色顆粒，說明煤分子和混凝土分子都在做無規(guī)則的熱運動 D．運動物體中的分子熱運動比靜止物體中的分子熱運動激烈 答案　C 解析　分子的熱運動永不停息，因此0℃的物體中的分子仍做無規(guī)則運動，A錯誤；雖然布朗運動與溫度有關，但是布朗運動是固體顆粒的運動，不是分子的運動，而熱運動是指分子永不停息的無規(guī)則運動，故B錯誤；擴散現(xiàn)象說明了分子在做無規(guī)則的熱運動，C正確；熱運動是分子的運動，其激烈程度只與物體的溫度有關，與物體的宏觀運動狀態(tài)沒有關系，D錯誤． 10．如圖1所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛，鉛中有金，對此現(xiàn)象說法正確的是(　　) 圖1 A．屬擴散現(xiàn)象，原因是由于金分子和鉛分子的相互吸引 B．屬擴散現(xiàn)象，原因是由于金分子和鉛分子的運動 C．屬布朗運動，小金粒進入鉛塊中，小鉛粒進入金塊中 D．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進入對方中 答案　B 解析　這種現(xiàn)象屬于擴散現(xiàn)象，是由于兩種不同物質分子運動引起的．故選B. 二、非選擇題 11．(分子熱運動)“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴．”這是南宋詩人陸游《村居書喜》中的兩句詩，描寫春季天暖、鳥語花香的山村美景．對于前一句，從物理學的角度可以理解為花朵分泌出的芳香分子運動速度加快，說明當時周邊的氣溫突然__________，屬于__________現(xiàn)象． 答案　升高　擴散 解析　詩句中“花氣襲人”說明發(fā)生了擴散現(xiàn)象，而造成擴散加快的直接原因是“驟暖”，即氣溫突然升高造成的，從物理學的角度看就是當周圍氣溫升高時，花香擴散加劇．