【种花家务·物理】2-1-08气体、液体和固体中分子的热运动『数理化自学丛书6677版』

 【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第一章分子运动论 

【山话||  由于单位“摩尔”是在1975年才正式确立，而原教材是60年代的成果，因此此处使用的单位是“克分子”和“克原子”，换算关系：1克分子=1mol分子，1克原子=1mol原子】 

§1-8气体、液体和固体中分子的热运动

【01】气体、液体和固体中分子热运动的共同点是：分子运动都是永不停止和无规则的。但是，由于在气体、液体和固体中分子间的相互作用力不相同，因此，分子运动又各有自己的特点。

【02】气体中分子间的距离很大，相互作用力是微不足道的，因而我们可以认为气体分子除了跟器壁或其他分子碰撞以外不受任何力的作用（可以不考虑重力的作用）。如果在某一时刻有一个气体分子正在朝某一方向运动，那么，它将一直朝这一方向作匀速运动，只有当它和器壁或其他分子碰撞时，才改变它运动的方向和速度的大小。由于气体分子的这种运动方式，才使气体总是充满它所能够达到的全部空间。

【03】实验结果表明，气体分子运动的速度是很大的，一般达到每秒几百米，这一点初看起来似乎令人感到奇怪。而且一定有人会问，既然气体分子运动的速度是这样的快，为什么香气的扩散并不是在瞬时就完成的呢？这是因为气体分子在运动中要跟大量的其他气体分子相碰撞，（在标推状况下，1厘米³的气体中有2.7×10¹⁹个分子！）从而不断地改变自己的运动速度（快慢和方向）。因此，它们一忽儿向这一方向运动，一忽儿又向另一方向运动；尽管在两次碰撞之间运动速度很大，可是它们在任何一个确定方向上的前进总是很慢的。

【04】液体中分子间的距离比较小，相互作用力是相当大的，因而液体的分子就不能象气体的分子那样自由地作直线运动。研究指出，每一个液体分子在周围分子的作用下，能够作没有一定方向和没有一定周期的无规则振动，也能够在其他分子间作移动。正是因为液体分子间可以相互移动，因此，液体和气体一样具有流动性。

【05】固体中分子间的距离更小，相互作用力也就比液体中还要大，因而固体中的绝大多数分子都处于一定的位置，这些位置叫做平衡位置。分子只能在平衡位置附近作没有一定方向和没有一定周期的无规则振动。只有极少数动能特别大的分子，才能在其他分子间作无规则的移动。

【06】由此可见，气体、液体和固体中分子热运动的特征有着很大的差别，就分子热运动的特征来看，液体介于气体和固体之间。

【07】分子热运动的特征决定了分子的分布情况。在气体中，分子的分布是完全无规则的；在固体中，分子在整个体积中都排列得很有规则；液体的分子既不象气体分子那样完全无规则地分布，又不象固体分子那样按严格的规则排列，而只是在很小的范围内保持有规则的排列。