热学实验——油膜法测分子直径的数量级
打开网易新闻 查看更多视频
热学实验——油膜法测分子直径的数量级

热学实验——油膜法测分子直径的数量级

1、实验原理:

将油酸滴在水面上,让油酸尽可能散开,可认为油酸在水面上形成单分子油膜层,把分子看做球体,单分子油膜层的厚度就可以看做油酸分子的直径,事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S,就可以算出油酸分子的直径d=V/S

2、实验器材:

油酸和酒精 滴管 量筒 装水的浅盘 带有坐标方格的透明有机玻璃盖板 彩笔 石膏粉

3、实验步骤:

1 先配制油酸酒精溶液,然后用滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积的滴数,求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V

2)向装水的浅盘中倒入一定时的水,将石膏粉均匀地撒在水面上。

3)将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,待油膜形状稳定后,在浅盘上盖上透明盖板,用彩笔在板上描出油膜的边缘轮廓。

4)数格子,计算面积S,则油膜的厚度=分子直径d=V/S

5)重得做23次实验,计算分子直径的平均值。

4、问题:

1)为什么要配制油酸酒精溶液?

2为什么要在水面上撒石膏粉?

3)油酸液滴在水中后,为什么过一会才画边界轮廓?

4)怎样数格子?

5)油膜法只能粗略测出分子直径的数量级,除数格子的方法本身就是一种估算方法外,还因为有三个假设,这三个假设是什么?

例1、油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1 mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm,试问:

(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为_______油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2。每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________m3。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)

(2)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?

请写出你分析的原因______________________________________________________

例2、利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数,把密度ρ=0.8×103 kg/m3的某种油,用滴管滴出一滴在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3 cm3,形成的油膜面积为S=0.7 m2。油的摩尔质量M=0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球形,只需要保留一位有效数字,那么:

(1)该油分子的直径是多少?7×10-10 m

(2)由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA的值是多少?(先列出计算式,再代入数据计算)

例3、利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想,也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量方法,某同学的操作步骤如下:

A、取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液

B、在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积

C、在蒸发皿内盛一定量的水,再滴人一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定

D、在蒸发皿上覆盖带方格的透明玻璃板,描出油膜形状,算出油膜的面积

该同学上述实验步骤中有问题的是