如何设计一个说明分子大小的实验

油膜法
1.理解障碍
(1)借比法理解"油膜法"的原理.
油膜法是用来估测分子直径的一种方法.类似于取一定量的小米,测出它的体积V,然后把它平摊在桌面上,上下不重叠,一粒紧挨一粒,量出这些米粒占据桌面的面积S,从而计算出来米粒的直径d=V/S.这只是一个物理模型,事实上,分子的形状非常复杂,并不真是个小球,而且分子间存在空隙.
(2)模型法理解物质的微观结构.
物理上有许多模型,它可分为:①物体模型,如质点,恒压电源等;②状态模型,如静止,匀速运动等;③过程模型,如气体的等温过程等.物理上的"理想模型",就是为了便于研究问题而建立的一种高度抽象的理想客体或理想过程."理想模型"是现实世界中找不到的东西,但是,"理想模型"是以客观实在为原型的,是对客观事物或过程的一种近似反映,它突出反映了客观事物或过程的某一主要矛盾或主要特性,完全忽略了其他方面的矛盾或特性.物理学中创建的"理想模型",叫做"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就是模型法.
物质微观结构的三种理想模型分别是:①把分子视为球形模型[V分=4π(d/2) 3/3=πd3/6];②把分子视为立方体模型(V分=d3);③每个气体分子位于相同一个立方体的中心模型(图11—1—1,把气体分子理想地假设为:分子均匀分布,并且每个分子所占有的空间为相同的正立方体,气体分子在立方体的中心.分子的平均间距等于正立方体的边长L,即d=L).
图11—1—1
2.解题障碍
微观量的计算,一般要用油膜法和估算法.计算微观量,一般要涉及宏观量和阿伏加德罗常数.
(1)油膜法求分子的直径.
将油膜视为单分子油膜,不考虑各油分子间的间隙,油膜分子视为球形,油分子的直径等于油膜厚度.油分子的直径
d=
[例1]将1 cm3的油酸溶于酒精,制成200 cm3的油酸酒精溶液.已知1 cm3的溶液有50滴,现取1滴油酸酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子薄层,已测出这一薄层的面积为0.2 m2,由此可估算油酸分子的直径为_______m.