第17讲 热学和光学实验 考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 1.原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，油膜的厚度就是油酸分子的直径d=，如图。 2.对“V”的测量 (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n； (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0； (3)再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N； (4)则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V=n。 3.对“S”的测量 (1)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个； (2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S(即n0S0)。 例1 (2025·江西萍乡市一模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 (1)单分子油膜：油酸分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是C17H33-，另一部分是-COOH，-COOH对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中C17H33-部分冒出水面，而-COOH部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。 (2)配制溶液：将1 mL纯油酸配制成2 000 mL的油酸酒精溶液。 (3)测量体积：用量筒测出1 mL溶液共有80滴。 (4)平静水面：在边长为30~40 cm浅盘里倒入2~3 cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。 (5)滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。 (6)描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。 (7)数格，每格边长是0.5 cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 m2(结果保留两位有效数字)； ②油酸分子的直径约为 m(结果保留两位有效数字)； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A.油酸在水面未完全散开时即描线 B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C.用量筒测出1 mL溶液的滴数时，多数了滴数 答案 ①3.5×10-3 ②1.8×10-9 ③BC 解析 ①根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为S=140×(0.5×10-2)2 m2=3.5×10-3 m2。 ②一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL=6.25×10-6 mL，油酸分子的直径约为d=≈1.8×10-9 m。 ③油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误；计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确；用量筒测出1 mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积V偏小，故直径偏小，C正确。 考点二 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1.实验方法：控制变量法 实验装置如图 2.为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在柱塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。 3.在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p-V图像中呈现为双曲线(其中的一支)，如图甲。处理实验数据时，要通过变换，即画p-图像，把双曲线(其中的一支)变为直线，说明p和V成反比，如图乙。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数。 例2 (2023·山东卷·13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点 ... ...
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