分子热运动课外拓展.doc

一、布朗和布朗运动布朗是英国的一位植物学家。1827年布朗用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，却惊奇地发现这些花粉微粒在不停地作无规则运动。布朗经过反复观察后，写下了这样的一段文字：“我确信这种运动不是由于液体的流动所引起，也不是由于液体的逐渐蒸发所引起，而是属于粒子本身的运动。”为了进一步证实这种看法，布朗把观察的对象扩大到一切物质的微小颗粒，结果发现，一切悬浮在液体中的微小颗粒，都会作无休止的不规则运动。布朗的发现一经公布，就引起了科学界的轰动，在以后的几十年里，众多的物理学家经过大量的观测和研究，终于科学的解释了布朗运动，揭示了自然界普遍存在的分子运动的奥秘，使人类认识产生了飞跃。人们为了纪念这个发现，便把悬浮在液体中的花粉的无规则运动命名为布朗运动。二、饭菜扑鼻香在厨房里做饭炒菜，我们在屋外也能闻到饭菜的香味。更有意思的是，有时候锅里的油才烧热，厨房外面的人就闻到了油香。香味是怎么被人闻到的呢？因为在烹调的过程中，饭菜的分子有一部分被蒸发到空气中，并且渐渐地向四面八方运动，当它们钻进我们的鼻孔时，我们就闻到香味了。这个过程叫做扩散现象。正是气体的扩散作用帮助人们闻到了各种气味。气体分子很小很小，我们的眼睛直接看不见它们。但是，这些分子的运动是能够间接地观察到的。在太阳光底下，我们可以看到许多尘埃在空气中飘来飘去，上下飞舞，就是受运动着的气体分子碰撞的结果。气体分子的运动是无规则的，互相之间不断地碰撞，不断地改变运动的方向。因为气体分子之间距离比较大，互相撞碰的机会少，所以它们很容易离散开来。有些气体的分子运动得很快，拿氢气来说，它的分子跑得比子弹头的速度还要快上几倍呢。正是这个缘故，气体物质的体积，如果不受外界的约束，就会不断膨胀扩大，扩散开来。扩散现象不单气体里有，液体里也有。做汤的时候，滴进几滴酱油，即使不搅拌，整个汤里也会逐渐均匀地染上酱油的色泽，并富有酱油的美味。这就是酱油在汤里扩散的结果。固体之间也有扩散现象。有人曾经做过这样的实验：把一块铅片和一块金片，分别磨光，压在一起，在室温下(20)放置五年，金片和铅片便连在一块，它们互相混合的深度约一厘米。我们知道，在室温下，金和铅是不会熔解的，但是它们的接触面竟生成了一层均匀的铅金合金，这就是扩散作用在固体中玩的把戏。扩散现象生动地证明，无论是那一种形态的物质，它们的分子无时无刻不在运动，当它们互相接触的时候，彼此就要扩散到对方当中去。随着温度的升高，分子无规则运动的速度增大，扩散也加快。三、分子间的相互作用力分子是由原子组成的，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。分子力就是分子间这些带电微粒的相互作用引起的。因此分子力的本质是电磁相互作用。分子间作用力的规律比较复杂，一般采用简化的模型处理。常用的模型是假设分子间的相互作用力具有球对称性，近似地用下列半经验公式来表示：式中的和是大于零的恒量，r为两个分子中心间的距离，s和t都是正数。式中第一项是正的，代表分子之间的斥力；第二项是负的，代表分子间的引力。图1中的两条虚线分别表示引力和斥力随距离而变化的情况，实线表示合力随距离而变化的情况。称为平衡位置。当rr0时，引力和斥力虽然都随着距离的增大而减小，但斥力减小得更快，因而分子间的作用力表现为引力。这个合力(引力)随着距离的增大而迅速减小，当r的数量级大于10-9米时，已经变得十分微弱，可以忽略不计了(图1)。四、扩散现象由于粒子（原子、分子或分子集团）的热运动自发地产生物质迁移现象叫“扩散”。扩散可以在同一物质的一相或固、液、气多相间进行。也可以在不同的固体、液体和气体间进行。主要由于浓度差或温度差所引起。一般是从浓度较大的区域向浓度较小的区域扩散，直到相内各部分的浓度达到均匀或两相间的浓度达到平衡时为止。物质直接互相接触时，称自由扩散。若扩散是经过隔离物质进行时，则称为渗透。在自然界中扩散现象起着很大的作用。它使整个地球表面附近的大气保持相同的成分；土壤里所含有的各种盐类溶液的扩散，便于植物吸收