1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三课件 13页PPT

物理选择性必修1
第一章
分子动理论
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
2
2．把油酸分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布(如图)。
一、实验思路
1．油酸分子在水面上形成单分子油膜。
测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。
让油膜在水面上充分扩散，形成单层油酸分子组成的薄膜，此时油膜的厚度d 就是分子的直径，若事先量得油酸体积为V，油膜面积为S，则 .
3.
分子是球形的
单分子油膜
分子间没有空隙
三个假设
需要测量的物理量：V、S
油酸、酒精、注射器、烧杯、浅盘、清水、带有坐标方格的玻璃板、彩笔、爽身粉。
二、实验器材
三、实验步骤
2.往边长约为30cm～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上．
1.取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液．用注射器（或滴管）将配置好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如1mL）时的滴数n，计算出每滴油酸酒精溶液体积的平均值 .
3.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜．
4.待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
5.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积.求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍掉，多余半个的算一个．
6.据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度 ，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10-10，若不是10-10须重做实验．
多数分子直径数量级10-10m
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
实验次数
一滴溶液中油酸的体积m3
轮廓内的小格子数
轮廓面积S
分子的大小(m)
1
2
平均值
根据实验记录数据，填在下面表格中
7.数据处理
四、误差分析
(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。
(2)测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。
(3)油酸的体积过大，或水面面积过小，不能形成单分子油膜。
(4)描绘油膜形状的画线误差。
(5)利用小正方形数计算油膜的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。
(6)不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。
五 注意事项
①
酒精油酸溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，影响实验．
从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉的效果好，痱子粉的用量不要太大，否则不易成功．
③
做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦净，最后用水冲洗，以保持盘的清洁．
④
⑤
本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可.
要待油膜形状稳定后，再画轮廓．
②
课堂练习
1、把一片很薄的均匀塑料薄膜放在盐水中，把盐水密度调节为1.2×103kg/m3时薄膜能在盐水中悬浮。用天平测出尺寸为10cm×20cm的这种薄膜的质量是36g，请计算这种薄膜的厚度。
设薄膜的质量为m、密度为ρ1、面积为S、厚度为d，盐水的密度为ρ2，薄膜在盐水中悬浮，表明薄膜和盐水的密度相等，ρ1=ρ2。
解:
又因为
所以
2、在做“用油膜法测分子的大小”实验时，每104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。一注射器测得75滴这样的溶液为1mL。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。
1）1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
2）油酸膜的面积是多少？
3）按以上数据，估算油酸分子的大小。
1）一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,则
解：
2)由图可知，油酸大约占108个小格，则油酸面积为
S=108×10-4m2
3)油酸分子直径
3、把铜分子看成球形，试估算铜分子的直径。已知铜的密度为8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量为6.4×10-2kg/mol。
解：1m3铜的分子数
设铜原子为球形，其直径为d，则一个铜原子所占体积大约为d3.因此有nd3=1，铜原子直径
4、在标准状态下，氧气分子之间的平均距离是多少？已知氧气的摩尔质量为3.2×10-2kg/mol，1mol气体处于标准状态时体积是2.24×10-2m3.
解：一个氧气分子所占空间
分子间的平均距离
再见！