理論分析
你想過嗎?為什麼可以聞到遠處的花香?
早在2500年前,古希臘哲學家留基伯就提出了原子論。他認為萬物都是由極其微小的原子構成的。于是人們猜測:可能是花香原子飄到了我們的鼻子裡。
現代科學研究發現,常見的物質是由分子、原子構成的,分子很小,原子更小。人們通常以m 為單位來度量分子(nm=m,μm=m,mm=m,m 相當于nm,nm 相當于mm 的)。分子、原子如此之小,無法用肉眼和光學顯微鏡分辨,必須用電子顯微鏡才可以觀察到。
雖然看不見花分子,卻能聞到遠處的花香,因此可以推測:花香分子是可以運動的。
構成物質的分子都是運動的嗎?通過直接感知的現象,推測無法直接感知的事物,是物理學中常用的方法。
氣體探究:在裝有紅棕色二氧化氮氣體的瓶子上面,倒扣一個空瓶子,使兩個瓶口相對,之間用一塊玻璃闆隔開。抽掉玻璃闆後,下瓶内顔色變淺,上瓶内顔色變深,最後顔色變為均勻一緻。
液體探究:在量筒裡裝一半清水,用細管在水的下面注入硫酸銅的水溶液。可以看到無色的清水與藍色硫酸銅液體之間有明顯的界面。放置幾天,界面逐漸模糊。30天之後,整個量筒内液體顔色均勻一緻,顔色稍淺。
固體探究:把磨得很光滑的鉛片和金片緊緊壓在一起,在室溫下放置5年後切開,可以看到它們互相滲入約mm 深。
不同物質在互相接觸時彼此進入對方的現象,叫做擴散。
二氧化氮的密度大于空氣的密度,硫酸銅的密度大于水的密度;密度大的物質放在下方,密度小的物質放在上方,可以有效避免重力因素對實驗現象的影響。
上述實驗中的擴散現象表明:氣體、液體、固體分子都在不停地運動,并且分子之間有間隙。
分子運動是否有快慢之分呢?
在一個燒杯中裝半杯熱水,另一個同樣的燒杯中裝等量的涼水。用滴管分别在兩個杯中滴入一滴墨水。觀察發現,熱燒杯中的墨水擴散較快。
實驗表明:分子運動與溫度有關,溫度越高,分子運動越劇烈。
值得注意的是:現實世界中,任何溫度的物體,分子都在運動。
分子在不停的運動,固體和液體為什麼不會散開?
将兩個鉛柱的底面削平、削幹淨,然後緊緊地壓在一起,兩個鉛柱就會結合起來,甚至下面吊一個重物都不能把它們拉開。
由此推測:本來距離很遠的分子,當它們的距離變得足夠小時,彼此之間就産生了引力。
分子之間有間隙,為什麼壓縮固體和液體很困難呢?有間隙,卻不能被壓縮。因此推測:壓縮固體和液體時,分子之間産生斥力。
分子間作用力
現代科學認為:當分子間的距離很大時,分子間沒有作用力。當分子間的距離等于某個特定值時,分子之間既有引力又有斥力,兩者同時存在,但合力為零,既不表現出斥力,也不表現出引力。當分子距離小于這個特定距離時,合作用力表現為斥力;當分子距離大于這個特定距離時,合作用力表現為引力。
氣體、液體、固體分子間的作用力氣體分子間的距離很大,分子間的作用力可以忽略不計,因此氣體沒有确定的體積和形狀。
液體分子處于分子間作用力較強的位置,壓縮液體,斥力增長迅速,不易被壓縮;拉伸液體時,引力增長緩慢,易分離。因此液體有一定的體積,沒有确定的形狀,具有流動性。
固體分子處于分子間作用力最強的位置,壓縮固體,斥力增長迅速,不易被壓縮;拉伸固體,引力增長迅速,不易被拉伸。所以固體具有一定的體積和形狀。
分子動理論的基本觀點- 常見物質是由大量的分子、原子構成的。
- 構成物質的分子在不停地做熱運動。
- 分子間存在着引力和斥力。
知識運用
不屬于分子的物體
- 煙、霧、塵、霾(μm級顆粒物)、PM2.5(μm)、病毒()。
- 聞到氣味(包括吸二手煙);
- 物質的升華、汽化、凝固(如樟腦球變小、濕潤的手粘在冰冷的鐵管上);
- 物質溶解(如糖和食鹽的溶解);
- 物質的滲透(如腌制鹹菜,産生污漬,堆煤的牆角變黑、機器滲油)
- 難以毀壞物體(如蘋果不易掰開);
- 吸附現象(如水滴附着在玻璃杯上、玻璃闆吸附在水面);
- 膠粘作用(如糯米粘手,粘貼紙張)。
- 水和酒精混合,混合後的體積小于混合前的體積之和;
- 機器滲油。
- 磁力吸引;
- 破鏡難圓(斷面處分子間距離太大,分子間幾乎沒有作用力)。
- 人教版九年級物理全一冊。