【種花家務(wù)·物理】2-1-08氣體、液體和固體中分子的熱運動『數(shù)理化自學叢書6677版』
?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』,此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版,并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學教材,本系列叢書共包含17本,層次大致相當于如今的初高中水平,其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材,很多概念已經(jīng)與如今迥異,因此不建議零基礎(chǔ)學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我寫的注解。
【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版,即80年代的改開版,改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎(chǔ)自學內(nèi)容,直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版,首先是因為6677版保留了很多古早知識,讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風險極小,即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材,不該被埋沒在故紙堆中,是故才打算利用業(yè)余時間,將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。?
第一章分子運動論?
【山話||? 由于單位“摩爾”是在1975年才正式確立,而原教材是60年代的成果,因此此處使用的單位是“克分子”和“克原子”,換算關(guān)系:1克分子=1mol分子,1克原子=1mol原子】?
§1-8氣體、液體和固體中分子的熱運動
【01】氣體、液體和固體中分子熱運動的共同點是:分子運動都是永不停止和無規(guī)則的。但是,由于在氣體、液體和固體中分子間的相互作用力不相同,因此,分子運動又各有自己的特點。
【02】氣體中分子間的距離很大,相互作用力是微不足道的,因而我們可以認為氣體分子除了跟器壁或其他分子碰撞以外不受任何力的作用(可以不考慮重力的作用)。如果在某一時刻有一個氣體分子正在朝某一方向運動,那么,它將一直朝這一方向作勻速運動,只有當它和器壁或其他分子碰撞時,才改變它運動的方向和速度的大小。由于氣體分子的這種運動方式,才使氣體總是充滿它所能夠達到的全部空間。
【03】實驗結(jié)果表明,氣體分子運動的速度是很大的,一般達到每秒幾百米,這一點初看起來似乎令人感到奇怪。而且一定有人會問,既然氣體分子運動的速度是這樣的快,為什么香氣的擴散并不是在瞬時就完成的呢?這是因為氣體分子在運動中要跟大量的其他氣體分子相碰撞,(在標推狀況下,1厘米3的氣體中有2.7×101?個分子?。亩粩嗟馗淖冏约旱倪\動速度(快慢和方向)。因此,它們一忽兒向這一方向運動,一忽兒又向另一方向運動;盡管在兩次碰撞之間運動速度很大,可是它們在任何一個確定方向上的前進總是很慢的。
【04】液體中分子間的距離比較小,相互作用力是相當大的,因而液體的分子就不能象氣體的分子那樣自由地作直線運動。研究指出,每一個液體分子在周圍分子的作用下,能夠作沒有一定方向和沒有一定周期的無規(guī)則振動,也能夠在其他分子間作移動。正是因為液體分子間可以相互移動,因此,液體和氣體一樣具有流動性。
【05】固體中分子間的距離更小,相互作用力也就比液體中還要大,因而固體中的絕大多數(shù)分子都處于一定的位置,這些位置叫做平衡位置。分子只能在平衡位置附近作沒有一定方向和沒有一定周期的無規(guī)則振動。只有極少數(shù)動能特別大的分子,才能在其他分子間作無規(guī)則的移動。
【06】由此可見,氣體、液體和固體中分子熱運動的特征有著很大的差別,就分子熱運動的特征來看,液體介于氣體和固體之間。
【07】分子熱運動的特征決定了分子的分布情況。在氣體中,分子的分布是完全無規(guī)則的;在固體中,分子在整個體積中都排列得很有規(guī)則;液體的分子既不象氣體分子那樣完全無規(guī)則地分布,又不象固體分子那樣按嚴格的規(guī)則排列,而只是在很小的范圍內(nèi)保持有規(guī)則的排列。