油膜法?不懂;不懂

油膜法是一种估算分子直径的方法。类似于取一定量的小米,测量其体积V,然后平铺在桌子上,一粒挨着一粒,测量这些谷物在桌子上所占的面积S,从而计算出直径d = v/s,这只是物理模型。其实分子的形状很复杂,并不是真正的小球,分子之间有空隙。

油膜法解题的障碍

计算微观量一般采用油膜法和估算法。宏量和Avon伽德洛常数一般都涉及到微量的计算。(1)油膜法求分子直径。油膜视为单分子油膜,不考虑油分子之间的间隙,油膜分子视为球形,油分子的直径等于油膜的厚度。油分子直径d =[例1]为65438。配制200 cm3油酸酒精溶液。已知有50滴1 cm3溶液。现在,1滴油酸醇溶于水,油酸在水面形成单分子薄层。已经测量出该薄层的面积为0.2 m2。可以估算出油酸分子的直径为_ _ _ _ _ m .解析:1 cm3油酸醇溶液中油酸的体积为v = × 10-6m3,1滴油酸醇溶液中油酸的体积为v/50 = m3,则油酸分子的直径为d = m = 5× 6544。如果已知分子的体积V,固体和液体仍有方法:①当把分子看成球体时,有V = 4 π (d/2) 3/3 = π D3/6,d =;(2)当分子被看作立方体时,d=。对于气体,由于分子间距较大,所以不考虑气体分子的大小。(2)估算法用于寻找微观量。估算是利用与给定条件密切相关的物理概念、规律和常数,对所需问题作出合理、科学估计的思维方法。【例2】热水瓶中水的质量约为2.2公斤。它所含的水分子数约为_ _ _ _ _(取两位有效数字,Avon Gadereau常数为6.02×1023 mol-1)。解析:水的摩尔质量为M=18×10-3 kg/mol。那么2.2千克水中的水分子数为N=(m/M)NA=7.3×1025。点评:解决估算问题的基础是一些物理理论、公式和一些常数、常识等。本节常用的理论依据是:对于固体和液体,分子体积V =V(物质体积)/N(分子总数)VA(摩尔体积)=M(摩尔质量)/ρ;一种物质的分子数是N=nNA=(m/M)NA=(V/VA)NA。如果物质是气体,VA = 22.4L .当没有给出V的压力和温度时,近似认为V是标准条件下的体积。d(分子直径)=V(油滴体积)/S(单分子油膜面积)。不变或常识。

油膜法测量分子直径的模拟实验

高中物理第三册热运动一章,我们讲过确定分子大小的粗略方法——油膜法。它的原理是测量一个油滴的直径D,根据公式V=πD4/3计算它的体积,将这个油滴滴在一个大的水面上使其面积尽可能地铺开,测量它铺开成单层油膜时油膜的面积s,然后根据公式D = V/s计算油膜的厚度D..因为是单层,所以油膜的厚度也是油分子的直径。油膜法测量分子大小的实验在学校不太好做。举个例子,一个直径为5mm的油滴滴在水面上,如果扩散成单层油膜,其面积约为1.2× 103 m,相当于一个边长为34.5m的正方形的面积,这么大的水面不是一般学校能达到的。因此,学生无法获得油膜法测量分子大小的感性认识。为了加深对油膜法测量分子大小实验方法的理解,我在教学中给学生安排了一个模拟实验。方法是用小口径量筒量取20ml小M,倒在一张八度纸上,将小M铺成一层,用刻度尺测量小M的面积S,然后计算出小M层的厚度,即小M的直径,实验中最好用小口径(例如, 口径为10mm)对于体积小M的量筒,用体积小M的量筒测量体积更准确,做实验时我发现很多同学用学生尺把小M慢慢推成长方形,然后测量它的面积。 当然,测得的面积值更准确,但作为油膜法的模拟,故意把小M推成矩形的横向面积是不科学的,因为油膜不会铺展成规则的几何形状。正确的做法是在展开的过程中把小M展开成任意形状的平面,如图中虚线所示,当然也要尽量让小M一个一个展开。然后根据图中实线所示的矩形测出近似面积s,再计算出小m的厚度。在这个实验中,每组测量的小M的直径约为1.14mm ~ 1.31mm,在学生做实验的同时,我用游标卡尺测量了6个小M的直径,约为1.26 mm ~ 1.32 mm..如果仔细观察小M的形状,可以发现小M是扁圆形的。把小M铺成单层后,大部分小M都处于扁平状态,很少站起来。再者,小M是实心的,没有流动性,所以要在自然平铺成任何形状的情况下,真正把所有的小M一个一个做出来,并不容易。由于这些因素,小M的扩散平坦面积略大于真实单层的平均面积,单层中小M的厚度略小于真实平均厚度。如果用油菜籽做这个实验,效果会更好。

理解油膜法的障碍

(1)通过对比理解“油膜法”的原理。(2)用模型方法理解物质的微观结构。物理学中的模型很多,可分为:①物体模型,如粒子、恒压电源等。(2)状态模型,如静态和匀速运动;(3)过程模型,如气体的等温过程等。物理“理想模型”是为了研究问题方便而建立的高度抽象的理想对象或理想过程。“理想模型”是现实世界中找不到的东西,但“理想模型”是以客观现实为基础,是对客观事物或过程的近似反映,突出了客观事物或过程的一个主要矛盾或特征。其他方面的矛盾或特点完全被忽略了。物理学中创造的“理想模型”称为“物理模型”,也简称模型。运用“理想模型”及其理论解决问题的方法是模型法。材料微观结构的三种理想模型是:①将分子视为球形模型[V = 4π(d/2)3/3 =πD3/6];②将分子视为立方模型(v = D3);③每个气体分子都位于同一个立方体的中心模型中(图11—1—1)。假设气体分子均匀分布,每个分子占据的空间都是同一个正立方体,气体分子在立方体的中心。分子间的平均距离等于正立方体的边长L,即d=L)。