【种花家务·物理】2-1-03分子间的空隙『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,而本教材是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】
§1-3分子间的空隙
【01】既然一切物体都是由分子组成的,那么我们要问:分子在物体中是怎样排列的呢?分子是紧密地靠在一起中间毫无空隙,还是它们之间有空隙存在呢?通过观察和实验,就能够回答这个问题。
【02】气体很容易被压缩,用较大的压强能够使气体的体积缩小到原来的百分之一或更小一些。
【03】液体和固体虽然不象气体那样容易地被压缩,但是它们也是可以压缩的。例如,水在40,000大气压的压缩下,体积减为原来的1/3。
【04】气体、液体和固体能够被压缩的事实说明了分子间是有空隙的。当物体被压缩时,分子间的空隙缩小,因而物体的体积变小。
【05】我们可以用下面的实验来证明液体的分子之间存在着空隙。在长约1米,直径约为2厘米一端开口的玻璃管里,装上一半水,再沿管壁慢慢地注入带有颜色的酒精(图1·1),这时可以清楚地看到水和酒精的分界面。在玻璃管上做一记号,标出酒精顶面的位置。然后把管塞盖紧,上下颠倒几次,使水跟酒精混合在一起,这时就可以看到,混合后液体的顶面比混合前要低一些。也就是说,混合后液体的体积比混合前两种液体的总体积要小一些。这个现象的解释是:经过混合后,分子开始重新分布,而且排列得比以前更为紧密,其中一部分分子间的空隙被另一些分子所占据,于是总的体积减小。

【06】科学家曾经用20,000大气压的压强压缩厚壁钢筒中的油,虽然钢筒壁没有任何裂缝或其他损坏,但是结果发现油能够透过筒壁而渗透出来,这说明象钢这样坚固的物质的分子间也存在着可以让油分子通过的空隙。
【07】以上事实有力地证明:在任何物质中,分子间都有空隙存在。物质不同,分子间空隙的大小也不同。对于同一种物质来说,分子间的空隙在气态时最大,液态时次之,固态时最小。
【08】分子间虽然有空隙存在,但是即使用很好的显微镜也不能看到。平常我们眼睛所能看到的物体上的小孔或缝隙跟分子间的空隙比较起来,不知要大多少倍。
习题1-3
1、为什么压缩气体比压缩液体和固体容易?
2、一般物体受热后体积开始膨胀,试问这时物体分子间的空隙发生了什么样的变化?
3、1厘米³水中含有3.4×10²²个分子,1厘米³空气中含有2.7×10¹⁹个分子,试问1厘米³水的分子数比1厘米³空气的分子数大几倍?【1260倍】