【種花家務·物理】2-1-05氣體、液體和固體中的擴散現(xiàn)象『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,改開版內容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內容,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)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小,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”,換算關系:1克分子=1mol分子,1克原子=1mol原子】
§1-5氣體、液體和固體中的擴散現(xiàn)象
【01】現(xiàn)在我們來研究這樣一個問題:當物體本身不作機械運動時,組成物體的分子是靜止不動的呢,還是在作相對運動的呢?
【02】下面的幾個實驗使我們確信組成一切物質的分子都在不停地作無規(guī)則運動。
【03】在一個玻璃圓筒的底面上滴上幾滴溴,用玻璃片蓋住筒口。這時可以看到褐色的溴蒸汽開始緩慢地上升,并且向四面彌散。我們知道,溴的蒸汽比空氣重,而較重的溴汽不需要任何外力作用就能夠自發(fā)地上升,滲入空氣中去。這一現(xiàn)象說明,氣態(tài)物質的分子是向四面八方運動的,其中也有克服重力向上運動的分子。
【04】兩種不同的物質相互接觸時自發(fā)地相互攙混的現(xiàn)象叫做擴散。
【05】氣體的擴散是一種最常見的現(xiàn)象。§1-1中所舉的幾個例子也都是氣體的擴散現(xiàn)象。
【06】在液體中也存在著擴散現(xiàn)象。在高的玻璃圓筒里先灌入一半水,然后把一根長的玻璃管接在漏斗下面,使管的下端觸到筒底,慢慢地往管里注入硫酸銅溶液,開始時無色的水和藍色的硫酸銅溶液的界面非常清楚(圖1·5)。把玻璃圓筒放在穩(wěn)固的桌子上,不要使它受到震動。圓筒雖然處于靜止狀態(tài),但是經(jīng)過一定的時間后,界面上的水就逐漸變藍,而界面下的溶液的顏色就逐漸變淡,并且界面逐漸模糊起來;經(jīng)過較長的時間后,這種顏色的變化便由界面開始不斷地擴大;再經(jīng)過一段很長的時間以后,圓簡內的全部液體就變成為顏色均勻的混合液體,這時界面也完全消失了。這一現(xiàn)象說明,較重的液體分子會自動地向上遷移,而較輕的液體分子會自動移向下部。

【07】我們不但可以發(fā)現(xiàn)液體之間和氣體之間存在著擴散現(xiàn)象,同樣地還能夠發(fā)現(xiàn)固體之間存在著擴散現(xiàn)象。曾經(jīng)作過這樣的實驗,把一塊鉛和一塊金磨光后緊壓在一起,在普通室溫(約20°C)下放置四、五年,結果金和鉛就連接在一起了,它們互相滲入0.5~1厘米深。大家知道,在室溫下,金和鉛是不會熔解的;因此,在這個實驗里,它們之所以在接觸處形成一層均勻的合金,顯然是由于這兩種金屬分子擴散的結果。
【08】擴散現(xiàn)象是物質分子運動的直接證明。由于相互接觸的物體的分子是在無規(guī)則地運動著,所以,這些分子自然就會越過物體的接觸面而彼此滲入,形成擴散現(xiàn)象。
【09】由實驗知道,隨著參加擴散的物質的溫度升高,擴散也將加快。這是因為溫度升高時,分子無規(guī)則運動的速度增大,因而擴散也隨著加快。
【10】在自然界中擴散現(xiàn)象起著很大的作用。它使地球表面附近的大氣保持相同的成分。土壤內所含有的各種鹽類溶液通過擴散現(xiàn)象能夠迅速地促進植物的生長。
習題1-5
1、舉一些氣態(tài)物質擴散的例子。擴散的快慢跟溫度有什么關系?試說明理由。
2、在長期放煤的墻角落處,地面和墻角相當厚的一層染上了黑色,說明這種現(xiàn)象。
3、有同樣的兩只玻璃杯,一只盛著冷水,另一只盛著熱水,在兩個杯子的水中同時滴下一滴墨水,試比較兩個杯子中水和墨水攙和的快慢,并說明引起這種差別的原因。
4、放一些粗粒食鹽到一杯水里,食鹽就沉到水底,并開始溶解。食鹽溶液的比重大于水的比重,可是過了一段時間,整杯的水都變成了咸的。這是什么緣故?·
5、咸魚放在水里泡一段時間后,就會淡一些,這是什么原因?
6、為什么菜要腌好幾天才有咸味,而煮時,只要十幾分鐘菜就有咸味了?