Obstáculos en la resolución de problemas con el método de la película de aceite
El método de la película de aceite y el método de estimación se utilizan generalmente para calcular cantidades microscópicas. Las cantidades macroscópicas y la constante de Avon Gadlow generalmente implican cálculos microscópicos. (1) Calcule el diámetro molecular utilizando el método de la película de aceite. La película de aceite se considera una película de aceite de una sola molécula y no se consideran los espacios entre las moléculas de aceite. Las moléculas de la película de aceite se consideran esféricas y el diámetro de las moléculas de aceite es igual al espesor de la película de aceite. El diámetro de la molécula de aceite d = [Ejemplo 1] es 65438. Preparar 200 cm3 de solución de alcohol de ácido oleico. Se sabe que hay 50 gotas de 1 cm3 de solución. Ahora, 1 gota de alcohol de ácido oleico se disuelve en agua y el ácido oleico forma una fina capa monomolecular en la superficie del agua. Se ha medido que el área de esta fina capa es de 0,2 m2. Se puede estimar que el diámetro de la molécula de ácido oleico es _ _ _ _ _ m Análisis: El volumen de ácido oleico en 1 cm3 de solución de alcohol de ácido oleico es v = × 10-6m3, y el volumen de ácido oleico en 1 gota de solución de alcohol de ácido oleico es v/50 = m3, entonces el diámetro de la molécula de ácido oleico es d = m = 5× 6544. Si se conoce el volumen V de la molécula, todavía existen métodos para sólidos y líquidos: ① Cuando la molécula se ve como una esfera, V = 4 π (d/2) 3/3 = π D3/6, d =; (2) Cuándo Cuando la molécula se ve como un cubo, d=. Para los gases, el tamaño de las moléculas del gas no se considera debido a la gran distancia entre las moléculas. (2) El método de estimación se utiliza para encontrar cantidades microscópicas. La estimación es un método de pensamiento que utiliza conceptos físicos, leyes y constantes estrechamente relacionados con condiciones dadas para realizar estimaciones científicas razonables de los problemas requeridos. [Ejemplo 2] La masa de agua en el termo es de aproximadamente 2,2 kg. El número de moléculas de agua que contiene es aproximadamente _ _ _ _ _ (tomando dos cifras significativas, la constante de Avon Gadereau es 6,02×1023 mol-1). Análisis: La masa molar del agua es M=18×10-3 kg/mol. Entonces, el número de moléculas de agua en 2,2 kilogramos de agua es N=(m/M)NA=7,3×1025. Comentarios: La base para resolver problemas de estimación son algunas teorías físicas, fórmulas, algunas constantes, sentido común, etc. La base teórica comúnmente utilizada en esta sección es: para sólidos y líquidos, volumen molecular V =V (volumen de sustancia)/N (número total de moléculas) VA (volumen molar) =M (masa molar)/ρ el número de moléculas de una sustancia es N =nNA=(m/M)NA=(V/VA)NA. Si la sustancia es un gas, VA = 22,4 L. Cuando no se dan la presión y la temperatura de V, se considera que V es aproximadamente el volumen en condiciones estándar. d (diámetro molecular) = V (volumen de la gota de aceite) / S (área de la película de aceite de una sola molécula). Inmutable o de sentido común.
Experimento de simulación de medición del diámetro molecular mediante el método de la película de aceite
En el capítulo sobre movimiento térmico del tercer volumen de Física de la escuela secundaria, hablamos sobre el método de la película de aceite, un método aproximado. para determinar el tamaño de las moléculas. Su principio es medir el diámetro D de una gota de aceite, calcular su volumen de acuerdo con la fórmula V=πD4/3, dejar caer la gota de aceite sobre una gran superficie de agua para que su área se extienda lo más posible y medirla para forma una sola Cuando hay una capa de película de aceite, el área de la película de aceite es s, y luego el espesor de la película de aceite se calcula de acuerdo con la fórmula D = V/s Debido a que es una sola capa, el espesor de la película de aceite es también el diámetro de las moléculas de aceite. El experimento de medir el tamaño molecular utilizando el método de la película de aceite no es fácil de realizar en la escuela. Por ejemplo, si una gota de petróleo con un diámetro de 5 mm cae sobre la superficie del agua y se extiende formando una sola capa de película de petróleo, su área será de aproximadamente 1,2×103 m, lo que equivale al área de un cuadrado con un Una longitud lateral de 34,5 m no es posible en escuelas normales. Por lo tanto, los estudiantes no pueden adquirir una comprensión perceptiva del método de la película de aceite para medir el tamaño molecular. Para profundizar la comprensión del método experimental de medir el tamaño molecular mediante el método de la película de aceite, organicé un experimento de simulación para los estudiantes durante la enseñanza.
El método consiste en utilizar una probeta medidora de diámetro pequeño para medir 20 ml de M pequeña, verterlo en un trozo de papel de octava, extender la M pequeña en una capa, utilizar una balanza para medir el área S de la M pequeña y luego Calcule el espesor de la capa M pequeña, es decir, el diámetro M pequeño, es mejor usar un diámetro pequeño (por ejemplo, el diámetro es 10 mm) en el experimento. Para una probeta con un volumen pequeño M, es. Es más preciso usar una probeta con un volumen pequeño M para medir el volumen. Durante el experimento, descubrí que muchos estudiantes usaron una regla de estudiante para medir lentamente la M pequeña. Empujó el rectángulo y midió su área. Por supuesto, el valor del área medida es más preciso, pero como simulación del método de la película de aceite, no es científico empujar deliberadamente la pequeña M dentro de un área lateral rectangular, porque la película de aceite no se extenderá en una forma geométrica regular. El enfoque correcto es expandir la M pequeña en un plano de cualquier forma durante el proceso de despliegue, como se muestra en la línea de puntos en la figura. Por supuesto, también debes intentar expandir la M pequeña una por una. Luego mida el área aproximada s según el rectángulo mostrado por la línea continua en la figura y luego calcule el grosor de la m pequeña. En este experimento, el diámetro de la M pequeña medida en cada grupo fue de aproximadamente 1,14 mm ~ 1,31 mm. Mientras los estudiantes hacían el experimento, utilicé un calibrador a vernier para medir el diámetro de 6 M pequeñas, que era de aproximadamente 1,26 mm ~. 1,32 mm. Si te fijas bien en la forma de la M pequeña, podrás ver que la M pequeña es achatada. Después de colocar las M pequeñas en una sola capa, la mayoría de las M pequeñas están planas y rara vez se levantan. Además, las M pequeñas son sólidas y no tienen fluidez, por lo que no es fácil hacer todas las M pequeñas una por una, aunque se pueden aplanar naturalmente en cualquier forma. Debido a estos factores, el área plana de difusión de la M pequeña es ligeramente mayor que el área promedio de la capa única real, y el espesor de la M pequeña en la capa única es ligeramente menor que el espesor promedio real. Si este experimento se hace con colza, el efecto será mejor.
Comprender los obstáculos del método de la película de aceite
(1) Comprender el principio del "método de la película de aceite" mediante comparación. (2) Utilice métodos modelo para comprender la microestructura de la materia. Hay muchos modelos en física, que se pueden dividir en: ① Modelos de objetos, como partículas, fuentes de alimentación de voltaje constante, etc. (2) Modelo de estado, como el movimiento estático y uniforme; (3) Modelo de proceso, como el proceso isotérmico del gas, etc. Un "modelo ideal" físico es un objeto ideal o un proceso ideal altamente abstracto establecido para la conveniencia de los problemas de investigación. Un "modelo ideal" es algo que no se puede encontrar en el mundo real, pero un "modelo ideal" se basa en la realidad objetiva y es un reflejo aproximado de cosas o procesos objetivos, destacando una contradicción o característica importante de las cosas o procesos objetivos. Otras contradicciones o peculiaridades son completamente ignoradas. El "modelo ideal" creado en física se denomina "modelo físico", también conocido como modelo. El método de utilizar "modelos ideales" y sus teorías para resolver problemas es el método del modelo. Los tres modelos ideales de la microestructura del material son: ① Trate la molécula como un modelo esférico [V = 4π(d/2)3/3 =πD3/6] ② Trate la molécula como un modelo cúbico (v = D3); ③ Cada Cada molécula de gas está ubicada en el modelo central del mismo cubo (Figura 11-1-1). Suponga que las moléculas de gas están distribuidas uniformemente, el espacio ocupado por cada molécula es el mismo cubo regular y las moléculas de gas están en el centro del cubo. La distancia promedio entre moléculas es igual a la longitud del lado L de un cubo regular, es decir, d=L).