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扩散是高中物理分子动理论(分子热运动)一章中的一个重要概念,它和布朗运动是分子动理论确立的实验基础和依据,是大量分子运动的宏观表现,是我们直接能够看到或观察到的现象,我们正是通过分析这种宏观现象的成因而得出分子运动的特征的,但是,对扩散现象究竟能够证明分子运动的那些特征,在现行的一些参考书和教材中说法不一,导致学生在遇到此类问题及相关的习题时往往难以分析作答。下面先列举几个例题及解答结果:
例1下列现象中能证明分子不停地做无规则运动的是([1]、[2]中例题):
A.分子的扩散现象B.空气的对流现象
C.布朗运动现象D.河水流动现象答案:【A、C】
例2.下列现象中能证明分子不停地运动的是([3]、[4]中题):
A.打开香水瓶盖后,在较远的地方也能闻到香水味。
B.长期放煤的地方,地下1厘米深处泥土变黑。
C.沙尘暴来临时,尘土到处飞扬。
D.食盐粒沉在杯底,水也会变咸。答案:【A、D】
例3下列有关扩散现象与布朗运动的评说中,正确的是([5]、[4]、[6]、[7]中题):
A.??扩散现象与布朗运动都说明分子在永不停息的运动。
B.扩散现象与布朗运动没有本质区别。
C.??扩散现象突出说明了物质的迁移规律,布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律。
D.??扩散现象与布朗运动都是与温度有关。答案:【C、D】
例4.关于布朗运动和扩散现象说法正确的是([1]、[8]、[7]、[9]、[3]中例题):
A.布朗运动和扩散现象都可以在气、液、固体中发生。
B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动。
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显。
D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的。答案:【C、D】
从上面例题的答案中就可以看出,扩散现象所证明的分子运动的特征是有区别的,例1的答案反映出扩散现象证明了分子在不停地作无规则的运动,例2的答案反映出扩散现象证明了分子在不停地运动着,例3的答案反映出扩散现象不能证明分子在永不停息地运动着,例4的答案反映出扩散现象是永不停息的,当然也就证明了分子在永不停息地运动着。同是扩散现象,但是证明的结果却是不一样的,那么那种结果(说法)正确呢?根据对教材与参考书中的说法进行比较及对扩散现象定义的理解,笔者谈谈自己的看法。
《辞海》[10]一书中对扩散一词的解释为:由于微粒(分子、原子)的热运动而产生的物质迁移现象,可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行,主要由于浓度差或温度差所引起,而以前者较为常见。一般从浓度较高的区域扩散,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为止。扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小,并且浓度差越大,微粒质量越小,温度越高,扩散也越快。从扩散现象的定义可以看出,扩散是物质分子的彼此迁移,是由分子的运动所导致的,其结果是使物质分布趋于均匀。从定义也可以看出,扩散现象会终止,即相内各部分的浓度达到均匀或两相间的浓度达到平衡为止。物质在能达到的空间实现了均匀分布,那么扩散现象就结束(终止),终止或结束了的扩散现象再不能反映分子的运动是否结束,即再不能反映分子的运动性和运动的无规则性。
因此,笔者认为扩散现象能证明分子在做无规则的运动,但不能证明分子是永不停息地做无规则运动,能证明分子永不停息地做无规则运动的只有布朗运动现象。(扩散现象证明分子间有空隙这里就不再阐述。)
例1下列现象中能证明分子不停地做无规则运动的是([1]、[2]中例题):
A.分子的扩散现象B.空气的对流现象
C.布朗运动现象D.河水流动现象答案:【A、C】
例2.下列现象中能证明分子不停地运动的是([3]、[4]中题):
A.打开香水瓶盖后,在较远的地方也能闻到香水味。
B.长期放煤的地方,地下1厘米深处泥土变黑。
C.沙尘暴来临时,尘土到处飞扬。
D.食盐粒沉在杯底,水也会变咸。答案:【A、D】
例3下列有关扩散现象与布朗运动的评说中,正确的是([5]、[4]、[6]、[7]中题):
A.??扩散现象与布朗运动都说明分子在永不停息的运动。
B.扩散现象与布朗运动没有本质区别。
C.??扩散现象突出说明了物质的迁移规律,布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律。
D.??扩散现象与布朗运动都是与温度有关。答案:【C、D】
例4.关于布朗运动和扩散现象说法正确的是([1]、[8]、[7]、[9]、[3]中例题):
A.布朗运动和扩散现象都可以在气、液、固体中发生。
B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动。
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显。
D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的。答案:【C、D】
从上面例题的答案中就可以看出,扩散现象所证明的分子运动的特征是有区别的,例1的答案反映出扩散现象证明了分子在不停地作无规则的运动,例2的答案反映出扩散现象证明了分子在不停地运动着,例3的答案反映出扩散现象不能证明分子在永不停息地运动着,例4的答案反映出扩散现象是永不停息的,当然也就证明了分子在永不停息地运动着。同是扩散现象,但是证明的结果却是不一样的,那么那种结果(说法)正确呢?根据对教材与参考书中的说法进行比较及对扩散现象定义的理解,笔者谈谈自己的看法。
《辞海》[10]一书中对扩散一词的解释为:由于微粒(分子、原子)的热运动而产生的物质迁移现象,可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行,主要由于浓度差或温度差所引起,而以前者较为常见。一般从浓度较高的区域扩散,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为止。扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小,并且浓度差越大,微粒质量越小,温度越高,扩散也越快。从扩散现象的定义可以看出,扩散是物质分子的彼此迁移,是由分子的运动所导致的,其结果是使物质分布趋于均匀。从定义也可以看出,扩散现象会终止,即相内各部分的浓度达到均匀或两相间的浓度达到平衡为止。物质在能达到的空间实现了均匀分布,那么扩散现象就结束(终止),终止或结束了的扩散现象再不能反映分子的运动是否结束,即再不能反映分子的运动性和运动的无规则性。
因此,笔者认为扩散现象能证明分子在做无规则的运动,但不能证明分子是永不停息地做无规则运动,能证明分子永不停息地做无规则运动的只有布朗运动现象。(扩散现象证明分子间有空隙这里就不再阐述。)