分子动理论 · 对照实验

同一滴墨水,为什么散得不一样快?

两只同样的烧杯、等量的水与墨水,只改变温度。先比较,再判断温度究竟改变了什么。

实验设置:两杯同时滴入等量墨水,不搅拌。

模型时间 0.0 s 状态 待开始

左杯 · 较冷的水

15 ℃
分散程度 0%

右杯 · 较热的水

65 ℃
分散程度 0%
5 ℃90 ℃
5 ℃90 ℃

可交换两杯温度,检验快慢是否随“杯子名称”改变。

模型边界 动画中的点是随机热运动的统计可视化,不是对单个真实墨水分子的逐一追踪。真实烧杯里看到的宏观颜色变化,是大量微粒运动的统计结果;本模型有意排除搅拌和明显对流,只比较温度对扩散快慢的影响。

看到“快”,该怎样解释?

温度较高时,组成物质的微粒热运动总体更剧烈,墨水微粒与水分子频繁碰撞后,分布范围通常扩大得更快。这里比较的是大量微粒的统计趋势,不是保证某个微粒每一步都更快。

扩散
由微粒无规则运动造成,即使没有人搅动也会发生。
机械搅拌
外界工具推动液体形成整体流动,能加快混合,但不能把它当作扩散本身。
实验结论
其他条件相同时,温度越高,扩散通常越快,说明微粒热运动与温度有关。

三次即时辨析

先判断,再展开解释。选错也没关系,关键是说清“为什么”。

1. 扩散只发生在液体中吗?

2. 温度越高,是否每个分子在每一时刻都更快?

3. 静置后颜色均匀,是否说明分子停止运动?