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2、3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