分子的无规则运动是什么

我们已经知道，一切物质的分子都在不停的做无规则的运动，这种无规则的运动叫做分子的热运动，分子之间同时存在引力和斥力。那么来看下面的判断题。 第一题，将粉饼捏碎，变成了粉饼木耳，这是物质由分子组成的证据，对不对？错，分子尺度非常小，是肉眼无法看到的，我们看到的粉饼木耳是固体小颗粒，不是分子。 第二题，点蚊香时，烟雾缭绕，说明烟雾分子在做永不停息的无规则运动，对不对？还是错？蚊香烟雾是肉眼可见的小颗粒，因此是固体小颗粒的运动，不是分子运动。 第三题，打开酒精瓶子，可以闻到酒精的气味，这说明分子在做永不停息的无规则运动，对不对？对，我们闻到酒精的气味是酒精分子热运动的结果， 你说我们能闻到一切的气味，都说明分子在做无规则的运动。第四题，用力拉住吸在玻璃上的马桶栓，用了很大力，发现也无法分开他俩， 这说明分子之间存在引力，对不对？依然错。马桶砖之所以吸在玻璃上，是大气压的作用，与分子引力无关，那玻璃板刚好和水面接触，慢慢提起弹簧测力剂，测力剂的质数大于玻璃本身的重力，这说明分子之间存在引力，对不对？对， 因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子之间的距离在引力作用的范围之内，所以水分子和玻璃分子之间存在相互作用力，因此慢慢提升弹簧测力剂，测力剂的次数会大于玻璃本身的重力。 好了，总结一下，分子是肉眼不可见的，能看见的，巧克力的运动不是分子运动，气味是分子热运动造成的。记得区分气压和分子引力，你明白了吗？呵呵。

我们已经知道，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则的运动叫做分子的热运动，分子之间同时存在引力和斥力。那么来看下面的判断题。 第一题，将粉笔捏碎，变成了粉笔墨，这是物质由分子组成的证据，对不对？错，分子尺度非常小，是肉眼无法看到的，我们看到的粉笔墨是固体小颗粒，不是分子。 第二题，点蚊香时，烟雾缭绕，说明烟雾分子在做永不停息的无规则运动，对不对？还是错？蚊香烟雾是肉眼可见的小颗粒，因此是固体小颗粒的运动，不是分子运动。 第三题，打开酒精瓶子，可以闻到酒精的气味，这说明分子在做永不停息的无规则运动，对不对？对，我们闻到酒精的气味，是酒精分子热运动的结果。 其实我们能闻到一切的气味，都说明分子在做无规则的运动。第四题，用力拉住吸在玻璃上的马桶栓，用了很大力，发现也无法分开他俩，这说明分子之间存在引力，对不对？依然错，马桶栓之所以吸在玻璃上，是大气压的作用，与分子引力无关， 那玻璃板刚好和水面接触，慢慢提起弹簧测力剂测力剂的次数大于玻璃本身的重力，这说明分子之间存在引力对不对？对，因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子之间的距离在引力作用的范围之内， 所以水分子和玻璃分子之间存在相互作用力，因此慢慢提升弹簧测力剂测力剂的次数会大于玻璃本身的重力。 好了，总结一下，分子是肉眼不可见的，能看见的小颗粒的运动不是分子运动，气味是分子热运动造成的。记得区分气压和分子引力，你明白了吗？呵呵。

上个视频我介绍了分子动理论的三条主要观点，这个视频咱着重说说其中的第一条，物质由大量分子构成。 现在你知道分子是很小很小的，具体有多小告诉你，如果把分子近似看成球体，那么它的直径大约是十的负十次方米。再做个比较，一个苹果的直径大约是十的负一次方米，而地球的直径大约是十的七次方米。 从微观分子到我们生活的地球，他们的大小差的简直没边了。你再想象一下，从宇宙中看地球肯定没法看清一个苹果，生活中你也不可能用肉眼看到单独的分子。 所以你在听到有人说今天空气不好，灰尘分子漫天飞舞，就可以打脸了。让他记住，肉眼可见的巧克力也都 都是由大量分子构成的。哎，有个疑问，既然分子的直径这么小，咱是怎么测出来的呢？下面我就给你介绍一种简单的方法，油膜法，用它来测量分子直径。先说原理，将一滴体积微微的油滴滴在水平面上，让它伸展成单分子油膜。 从上面看，大概是这样，咱需要测量出油膜的面积 s， 然后再看左边这张图，如果把这摊油膜当成一个很矮的柱体，那体积是 v， 面积是 s。 再把柱体的高设为 d， 利用体积公式就得到 v 等于 sd。 又因为这个 d 也是油膜分子的直径，所以咱要求的分子直径计算公式就能用 d 等于 v 除以 s 来表示，明白了吧？不过，这事虽然说起来容易，做起来还是有很多困难的。首先，油膜下的平面必须非常平， 否则油滴就会在凹陷处聚集，那就没法玩了。所以咱需要平静的水面。接着咱要的是一层单分子油膜，而不是滴出一大坨叠罗汉的玩意。该怎么做到呢？ 告诉你，咱一般用的油滴是油酸，油酸的分子长这样，他的一端是梭机，具有亲水性，剩下的听机部分具有赠水性。所以你把油酸分子滴到水中，梭机那端会在水里，而听机部分在水面上，这样就能像浮标一样形成单分子油膜了。 油膜形成了，但还不能直接测量，要知道咱哪怕只滴入一滴油酸，也会形成面积很大的单分子油膜，在实验室里就很难测量面积。所以咱还得对油酸进行稀释。一般用酒精，因为他与油酸和水都能互融。比如咱把一毫升的油酸用酒精稀释成两百毫升 溶液，那稀释后，一毫升溶液中油酸的含量就要除以两百。再假设一毫升溶液可以分成五十滴，那每一滴的体积就是一，除以五十，得零点零二毫升，而其中的纯油酸含量就是这个式子，再除以五十 算一，算是零点零零零一毫升。这个结果很重要，因为他就是计算公式中的 v 及油膜的体积。 解决了这些问题，咱就可以测量油膜的面积了。把夏天用的痱子粉均匀的撒在水面上，滴入一滴溶液，他会把痱子粉冲开，这样就标记出了油膜所在的区域。 然后把一块透明玻璃板放在水面上，等页面稳定后，在玻璃板上画出轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，最后利用数格子的方法就能算出油膜面积了，这里要注意，不足半个格子的，不要超过半个格子的， 就算是一格，因为格子的边长是已知的，假设是 a 吧。如果你数出了 n 个格子，那油膜的面积 s 就等于 n 乘以 a 的平方。到这油膜体积微和面积 s 都知道了，那就能算分子的直径了，明白了吧？ 以上就是这个视频的全部内容，我再带你回顾一下油膜法测量分子直径的步骤。它的原理是把单分子油膜看作柱体，用体积 v 除以面积 s， 得到分子直径 d。 操作时，先用酒精稀释油酸，配置一定浓度的油酸酒精溶液，然后计算一滴溶液的体积，进而算出一滴溶液中油酸的体积微。 接着在水槽中盛入一定量的水，上面均匀的撒一层痱子粉，然后把一滴溶液滴在水面上，冲开痱子粉，再盖上玻璃板，画出轮廓。 你只要把玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓的面积 s， 就可以用这个公式计算分子的直径了。怎么样都明白了吗？明白了的话就去做点练习试试吧！

大家好，我是姚老师。今天我们通过这个视频给大家讲一下分子热运动第二个知识点，分子在永不停息的做无规则运动。在之前的讲解中，我们已经告诉大家，分子它的个头很小啊，并且数量巨大， 而且我们用肉眼是无法观察到分子的，既然我们看不到，那我们又是怎样知道他在做无规则运动呢？ 这个是猜想吗？不是啊，既然不是猜想，那一定有现象啊。呃，能够证明这个分子他是做乌龟的运动的， 我们都知道物理是来源生活，对吧？那我们生活中有没有这样的现象呢？有，而且很常见，比如说我给大家举个例子，比如你放学回家啊，你一进门啊，你 马上就能闻到，对吧？你父母做的这个饭菜的这个香味，而且你一闻就知道今天做什么饭，对啊，红烧排骨啊，今天做的是，呃，炒白菜等等，你一闻就能闻出来，对吧？那么你所闻到的这个味， 你，你为你为什么会闻到味啊？你的鼻子凑在这个锅边了吗？没有，对吧？你一进门你就闻到了，为什么呀？就是因为这个香味的这个分子啊，他进入到你的鼻子里面了啊。你再比如说我们夏天去这个，呃，草丛里边，对吧？我们隔着老远我们就能闻到这个花香 啊，你说，你说这个，我们为什么会闻到这个花香呀？就是因为这个香味的分子啊，它进入到我们鼻子里面了啊。所以说，你看我们通过我们日常生活中的一些现象，哎，我们就能够去证明啊，这个分 子呢，他确实是在做这个无规则运动的啊，那么我们管这种啊，分子做无规无规则运动所体现出来的这种现象呢，我们管它叫做扩散现象， 困难现象的概念是这样说的，说不同的物质在相互接触时啊，彼此进入对方的现象， 我们不能用肉眼直接观察到分子，但是可以通过宏观的现象间接判断分子的状态，那么这种现象呢？呃我们就叫做扩散现象，这个扩散现象它就能够证明啊，分子呢是在做永不停息的无规则运动的。当然我们书本上也给我们举了 呃，举个例子啊，来证明这个呃分子他也是做呃永不停息的无规则运动呢，接下来我们就一起来看一下， 首先啊他演示的是一个气体的扩散，那呃实验之前呢，我们给大家介绍一下这个实验所需要的实验器材，准备了两个瓶子，那上面呢是无色透明的 装有空气的瓶子，下边呢是装有二氧化弹的红棕色的二氧化弹的瓶子，中间呢我们给他隔着玻璃板啊，呃这个玻璃板在在这个位置的时候呢，这个上面的空气和下面的二氧化弹呢相当就是， 嗯是分开的，对吧？被玻璃板给隔开了，然后呢我们把这个玻璃板给他拿走，一旦你把玻璃板拿走，上面的空气和下面的二氧化碳中间他就没有隔离的东西了， 咱俩是不是就可以接触了，对吧？那么过一会我们会看到什么现象呢啊？过一会我会发现，哎，上边本来 是无色透明的空气啊，哎稍微会出现一点带颜色的气体了，为什么呢？就是因为下面呢红棕色的二氧化碳 这个气体分子啊，他就扩散到咱们空气中了，而且本来是呃颜色挺深的二氧化碳气体，哎，会发现颜色变得会稍微的浅一点，为什么呢？就是因为上边的无色透明的空气分子，哎，扩散到咱们这个二氧化碳这个瓶子里面去了， 因为我们刚才说了，扩散它是一种互相的这么一个过程，对吧？空气分子扩散到二氧化弹里面去，然后呢咱们的这个二氧化弹这个分子呢，它也会进入到空气里面去， 这个能理解吗？啊？所以过一会之后他的现象是颜色变得均匀啊，因为咱们这个是图片啊形式。如果说你想知道这个呃实验的过程 话，你可以去网上去搜一搜啊，对应的视频啊，我们在这呢没有办法把这个视频嗯，拿过来啊，因为可能会涉到侵权的问题啊，大家可以通过啊网络啊去搜一搜咱们这个实验视频，你就可以很明显看到这个现象。 这呢啊，需要大家去讨论一个点啊，因为我们现在把这个空气的瓶子放到上面，对吧？把二氧化弹的瓶子呢给他放到下面，如果说我们把空气和二氧化弹这样给他对调一下，你说行不行？我们把二氧化弹放上边，空气放到下边可不可以？ 呃，这个是不行的，为什么呢？因为这个二氧化弹啊，它的密度是比较大的，而空气的密度呢，相对来讲是比较小的啊。如果说你把二氧化弹放在上边，我们都知道无论是什么物体，在地球附近，它总是会受到重力作用，对不对？那么 一旦二氧化弹密度大的放到上边，他在受到重力的时候，他会本能的就会往下跑，是吧？所以说，哎，你倒过来之后呢，他可能会受到重力的影响， 是吧？这样的话，你看空气他本来轻，很轻的话，呃，二氧化碳他比较重，重他就往下跑，对吧？轻他可能就会往上跑，但是呢最终却还是能够混合在一块，你看这个时候是不是就能说明咱们这个呃分子在进行无规则运动啊，对吧？所以你要知道这个点 下边我们除了气体扩散之外呢，还有这个液体扩散。呃，书上啊，给我们用的是啊硫酸铜和水啊，这个硫酸铜的溶液和水啊，做了这么一个小实验，其实在我们日常生活中啊，有没有谁到这个液体扩散的？呃，其实是有的啊，你比如说我们 我们可以准备一个一瓶这个红墨水，对吧？你再准备一瓶这个呃清水，那你拿那个呃这个吸管，对吧？你把 这个红墨水滴到咱们这个水中啊，你会发现过一会咱们本来污色透明的水啊，就变得，呃变红了，对吧？你看这里面其实也涉及到了这种这个液体的这个扩散，是吧？咱们这个书上呢啊给我们讲的是他准备了这个 硫酸铜溶液啊，这个蓝色的，到初三扭学化学你就知道了，这个硫酸铜溶液它是蓝色的啊，呃，我们首先装入适量的硫酸铜溶液，然后呢在这个上面，哎，我们给它装上水啊，装水你会发现在刚开始的时候呢，这个呃水和硫酸铜 从溶液之间啊，它是有明确的一个分隔线的，看到没有？然后等过了十天之后你会发现，哎，这个上面的水好像有一部分变蓝了。对啊，为什么变蓝呀？就是因为下面的这个硫酸铜溶液呢？它会这个呃向上，这个分子啊，会向上运动，对吧？然后 再过二十天之后你会发现，哎，上面有绝大部分的水呢，已经变完了。三十天之后呢，整皮容易变成了一个颜色吧， 是吧？就现在就是扩散完毕了吗？对不对？所以说你看我们通过这个实验呢，也能这个证明啊，液体之间他其实是能够发生扩散的 啊，就是说你就算没有这个实验，你根据我们日常生活中，对吧？你的这个呃生活的一些经历我们也能够理解啊，液体之间可以 发生扩散，对吧？你再比如说这个给大家举个例子，你比如说那个我们平时泡这个泡茶叶，那你喝茶，你喝茶的话，你看咱们一般情况下都是用热水，对吧？你用热水这么一冲，哎，你立马就能闻到这个呃香味了， 是吧？首先你闻到香味肯定是属于气体扩散，对不对？并且咱们这个茶水里面啊，你看这个茶叶的味道是不是已经进入到咱们这个水中了，其实这里面也涉及到一个扩散啊，嗯，这个茶叶的呃，这个味道的分子扩散到水里了，是吧？这也涉及到也是一种扩散的。 下边除了气体啊，这个液体呃之外呢？还有这个固体，嗯，这个扩散啊，这有个讨论，就是为什么把这个硫酸铜溶液注入在两桶的下部，也是跟刚才一样，因为硫酸铜溶液它的密度会比 水的密度要大一些啊，为了这个，呃，消除这个咱们这个重力对于我们实验的影响啊，所以我们要把它放在下面，除此之外呢，我们还有一个扩散，就是固体扩散，那固体之间可不可以发生扩散呢？其实是可以的啊，这个在我们日常生活中的经验呢。呃，这个可能得问你 家长了啊，因为在之前咱们取暖呢是用煤啊，每家每户呢都会烧这个煤，然后把这个煤买了之后呢，我们会堆在这个墙角，对吧？过上一个冬天，过上一段时间之后，我们会发现墙角的泥土里面啊，就会 有有这么一表层啊，他会泛黑，但为什么会黑呢？就是这个眉粉啊，呃，这个会进入到咱们泥土里面，对吧？咱们这个眉的这个分子就扩散到土里面了，当然这种 扩散呢，他是非常缓慢的啊，也说咱们固体扩散可不可以，固体之间可不可以扩散是可以的，但是这个时间会很漫长， 时间会很漫长。那说到这呢，我们也可以总结一下，你看我们刚才讲了气体扩散，对吧？也讲了液体扩散，最后这是固体扩散，你看我们刚才那气体扩散呢，你那个，呃，红棕色的二氧化弹气体和空气之间的扩散，在很短的时间他就完成了， 对吧？而你像第二个液体扩散，刘三同和水之间的扩散呢，经过了三十天，对吧？其实也还行，是吧？三十天也还可以。而固体之间的扩散啊，我们这给大家讲了一个，就是一个铅块， 一个金块啊，实验之前呢准备这两个块，然后呢我们把它叠放在一起，还没有完，我们还得用力给它紧紧的压在一块，对吧？压在一块压 多长时间呢？压五年，五年之后我会发现这个金块和千块之间互相渗透了多少一毫米，你看用了这么长时间才互相啊渗入一毫米， 对吧？所以通过这个事我们也能知道哪个扩散是最难的呀？其实就是固体，对吧？气体是最容易，液体是次之，固体应该是最难的， 对吧？你看固体之间他其实也是可以发生扩散的，那所以综上所述这个扩散呢可以发生在气体，呃，液体和固体之间，并且啊，这个气体最容易啊，液体次之，固体是最难的 啊。在这呢给大家出一个小的拓展拓展题啊，或者给大家让大家思考一下，你觉得，呃有哪个因素会影响咱们这个扩散的快慢呀？知道吗？ 你可以想一想，呃，这里面呢，嗯，其实是温度啊，温度会影响扩散的快慢。我刚才我我给大家举那个泡茶那个例子，你比如说我们用热水去泡茶，你热水往里面一浇，对吧？你这个味马上就出来了。如果说你用凉水你去泡茶有味吗？ 肯定是闻不到味的，对吧？呃，如果说你用凉水的话，你泡很长时间，对吧？呃，你其实你再喝这个水的话也是有味的啊，只不过 哈就是说你温度越低啊，他这个扩散的速度，呃是很慢的。你再比如说我们炒菜的时候，对吧？你去搁上那个盐， 那你就搁上盐之后呢？呃，你稍微嗯巴拉巴拉两下，对吧？这个这个菜马上就咸了，那你要是说这个菜特别凉，你倒上之后可能需要的时间会稍微的久一点， 你再包括咱们这个，你准备一个热水啊，你再准备一杯凉水，你倒入那个同样的这个冰糖，你会发现是不？冰糖，这个热水中的冰糖化的比较快啊啊，其实这个也能说明啊，你温度越高，他这个， 呃，这个扩散呢越快，咱们分子运动呢，应该是越剧烈的。好，同学们，今天这个内容我们就先给大家讲到这。

你已经知道分子在永不停息的无规则运动，所以肯定具有动能，咱称之为分子动能。这个视频咱就来深入了解一下。 之前在学习扩散现象和布朗运动时，咱已经发现，温度越高，分子运动的平均距离程度越大。那就能推断出，对于同种分子而言，温度越高，分子平均速度越大，分子平均动能也越大。换句话说，温度是分子平均动能的标志。 关于这个结论，还有几点需要注意。第一，这里的分子指的是大量分子，因为温度是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子而言，温度是没有实际意义的，所以咱不能说一个分子或几个分子的温度是啥。另外，咱之前也提到， 即便是温度高的物体，也不是每个分子的动能都大，而是所有分子动能的平均值大。综上所述，咱应该说温度是大量分子平均动能的标志，温度越高，大量分子平均动能越大。 第二，对于温度相同的物体，咱可以说分子平均动能相同，但不能说分子平均速率相同。解释一下，如果分子质量为 m， 速率为 b， 那么一个分子的动能就等于二分之一 mv 方，而平均动能就等于二分之一 mv 八方。 对于两个分子组成相同的物体，分子质量肯定相同。当温度相同时，分子平均动能也相同，所以分子平均速率肯定是相等的。但如果换成两个分子组成不同的物体，分子质量不同， 那温度相同时，只有分子平均动能相等，但分子的平均速率可就不相等了。 所以咱才说温度相同的物体，分子平均都能相同，但分子平均速率就不一定了，用公式表示就是，如果分子质量相同，那平均速率就相同，分子质量不同，那平均速率就不同。 举个实际的例子，给你二十摄氏度的水蒸气和氧气，由于二者温度相同，所以分子平均动能相同， 但其中水的相对分子质量是十八，养分子是三十二，也就是水的分子质量小于养分子，那就能推出这个结果，也就是水分子的平均速率大于养分子。这下明白了吧。 再看第三点，分子平均动能与物体的热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正。 钢笔，给你个公式，分子平均动能等于二分之三 kt 集中 k 称为波尔兹曼，常数大小是一点三八乘十的负二十三次方焦没开，这里的 t 就是热力学温度，不是设施温度。 由于世界上所有物体的温度都大于绝对零度，所以咱可以说任何物体都具有分子动能。那你以后看到类似于零摄氏度的物体分子动能为零的说法，就知道是封建迷信。 还有一杯水从十摄氏度加热到二十摄氏度，分子动能加倍，这也是朋友圈水平的谣言，因为分子平均动能是与热力学温度成正比，而不是摄氏温度。 最后你还要注意，当咱说物体的分子动能时，一般指的是所有分子动能之和，用 ek 表示，他应 应该等于分子数 n 呈上分子平均动能，其中这或与温度有关，这样你就会发现物体的分子动能应该与分子个数和温度都有关系，所以给你一杯热水和一桶热水，如果他们温度相同，那么分子平均动能就相同， 但分子个数肯定不同，所以分子动能并不相当，肯定是一桶热水来的大。那如果换成一杯热水和一桶冰水呢？那热水的温度高，分子平均动能大，冰水的小，但冰水的分子个数多，所以咱就无法比较他们分子动能的大小。你在做题时可要当心 哦！对了，有时题目让你用这个公式判断时，可能给你的不是分子数，而是物质的量谬。你只要用它呈上阿弗加勒罗长数，就能得到分子数了， 所以物体的分子动能也可以表示成这样。好了，先说到这，咱们下个视频继续，你先做点题吧。