本章优化总结
阿伏加德罗常数及分子微观量的估算
1.在处理估算类问题时要抓住连接微观物理量和宏观物理量的桥梁——阿伏加德罗常数,要熟练掌握以下关系式:
(1)计算分子的质量:m=(Mmol为摩尔质量,NA为阿伏加德罗常数).
(2)计算分子的体积:V=(Vmol为摩尔体积,NA为阿伏加德罗常数).
(3)分子大小的估算方法
①球体模型:分子直径d= ,此模型多用于固体和液体(V为分子体积).
②立方体模型:分子间距离d=,此模型多用于气体(V为分子所占的空间).
(4)计算物体所含分子数
n=·NA=·NA(M和V分别为物体的质量和体积).
2.估算类问题的处理方法
(1)突出主要因素,忽略次要因素,建立物理模型.
(2)挖掘隐含条件.估算问题文字简洁,显性条件少,必须认真审题,仔细推敲,找出隐含条件.
(3)适当选取数据,合理近似计算.物理学中的估算类问题准确度要求不是很高,计算时要选NA=6.0×1023 mol-1,室温取T=300 K等.
3.常见的几种估算题型
(1)估算分子的数目、分子的质量、分子的直径.
(2)估算分子间的平均距离.
(3)估算阿伏加德罗常数.
已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol.求:
(1)1 g水中所含水分子数目;
(2)水分子的质量;
(3)水分子的直径.(取两位有效数字)
[解析] (1)因为1 mol任何物质中含有分子数都是NA,所以只要知道了1 g水的摩尔数n,就可求得其分子总数N.N=nNA=NA=×6.02×1023个=3.3×1022个.
(2)水分子质量m0== kg=3.0×10-26 kg.
(3)水的摩尔体积V=,设水分子是一个挨一个紧密排列的,则一个水分子的体积V0==.将水分子视为球形,则V0=πd3,所以有:πd3=
即有d= = m=3.9×10-10 m.
[答案] (1)3.3×1022个 (2)3.0×10-26 kg
(3)3.9×10-10 m
分子力、分子势能、物体的内能
1.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系如图甲、乙所示(取无穷远处分子势能为0).
(1)分子间同时存在着引力和斥力,它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大),但斥力比引力变化得快.
对外表现的分子力F是分子间引力和斥力的合力.
(2)在r<r0范围内,分子力F、分子势能Ep都随分子间距离r的减小而增大,但在r>r0的范围内,随着分子间距离r的增大,分子力F是先增大后减小,而分子势能Ep一直增大.
(3)当r=r0时分子处于平衡状态,此时分子间的引力、斥力同样存在,分子力F为零,分子势能Ep最小.