为什么分子处在永不停息的运动中pj940701 你粘贴了那么多发展史,我想要原理,为什么热就运动呢?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 09:02:35

为什么分子处在永不停息的运动中pj940701 你粘贴了那么多发展史,我想要原理,为什么热就运动呢?
为什么分子处在永不停息的运动中
pj940701 你粘贴了那么多发展史,我想要原理,
为什么热就运动呢?

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这是一个自然现象,没有为什么.哪怕是固体中的分子,也在其平衡位置附近振动.除非物体达到绝对零度,否则这种运动不会停止.

因为分子间存在引力和斥力。太近了会排斥,远一点又会吸引

个人观点,分子在每一刻受力不平衡(受到范德华力和那个莫名其妙的斥力),所以分子的运动状态不断在改变。

物理学角度来讲,楼上几位已经讲得够清楚了
从哲学角度来讲,没有任何物体是绝对静止的,静止是相对的。

悬浮微粒不停地做无规则运动的现象叫做布朗运动
例如,在显微镜下观察悬浮在水中的藤黄粉、花粉微粒,或在无风情形观察空气中的烟粒、尘埃时都会看到这种运动。温度越高,运动越激烈。它是1827年植物学家R.布朗首先发现的。作布朗运动的粒子非常微小,直径约10-7~10-5米, 在周围液体或气体分子的碰撞下,产生一种涨落不定的净作用力,导致微粒的布朗运动。如果布朗粒子相互碰撞的机会很少,可以看成是...

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悬浮微粒不停地做无规则运动的现象叫做布朗运动
例如,在显微镜下观察悬浮在水中的藤黄粉、花粉微粒,或在无风情形观察空气中的烟粒、尘埃时都会看到这种运动。温度越高,运动越激烈。它是1827年植物学家R.布朗首先发现的。作布朗运动的粒子非常微小,直径约10-7~10-5米, 在周围液体或气体分子的碰撞下,产生一种涨落不定的净作用力,导致微粒的布朗运动。如果布朗粒子相互碰撞的机会很少,可以看成是巨大分子组成的理想气体,则在重力场中达到热平衡后,其数密度按高度的分布应遵循玻耳兹曼分布。J.B.佩兰的实验证实了这一点,并由此相当精确地测定了阿伏伽德罗常量及一系列与微粒有关的数据。1905年A.爱因斯坦根据扩散方程建立了布朗运动的统计理论。布朗运动的发现、实验研究和理论分析间接地证实了分子的无规则热运动,对于气体动理论的建立以及确认物质结构的原子性具有重要意义,并且推动统计物理学特别是涨落理论的发展。由于布朗运动代表一种随机涨落现象,它的理论对于仪表测量精度限制的研究以及高倍放大电讯电路中背景噪声的研究等有广泛应用。
爱因斯坦的布朗运动理论
1905年,爱因斯坦依据分子运动论的原理提出了布朗运动的理论。就在差不多同时,斯莫卢霍夫斯基也作出了同样的成果。他们的理论圆满地回答了布朗运动的本质问题。
应该指出,爱因斯坦从事这一工作的历史背景是那时科学界关于分子真实性的争论。这种争论由来已久,从原子分子理论产生以来就一直存在。本世纪初,以物理学家和哲学家马赫和化学家奥斯特瓦尔德为代表的一些人再次提出对原子分子理论的非难,他们从实证论或唯能论的观点出发,怀疑原子和分子的真实性,使得这一争论成为科学前沿中的一个中心问题。要回答这一问题,除开哲学上的分岐之外,就科学本身来说,就需要提出更有力的证据,证明原子、分子的真实存在。比如以往测定的相对原子质量和相对分子质量只是质量的相对比较值,如果它们是真实存在的,就能够而且也必须测得相对原子质量和相对分子质量的绝对值,这类问题需要人们回答。
由于上述情况,象爱因斯坦在论文中指出的那样,他的目的是“要找到能证实确实存在有一定大小的原子的最有说服力的事实。”他说:“按照热的分子运动论,由于热的分子运动,大小可以用显微镜看见的物体悬浮在液体中,必定会发生其大小可以用显微镜容易观测到的运动。可能这里所讨论的运动就是所谓‘布朗分子运动’”。他认为只要能实际观测到这种运动和预期的规律性,“精确测定原子的实际大小就成为可能了”。“反之,要是关于这种运动的预言证明是不正确的,那么就提供了一个有份量的证据来反对热的分子运动观”。
爱因斯坦的成果大体上可分两方面。一是根据分子热运动原理推导
是在t时间里,微粒在某一方向上位移的统计平均值,即方均根值,D是微粒的扩散系数。这一公式是看来毫无规则的布朗运动服从分子热运动规律的必然结果。
爱因斯坦成果的第二个方面是对于球形微粒,推导出了可以求算阿
式中的η是介质粘度,a是微粒半径,R是气体常数,NA为阿伏加德罗常数。按此公式,只要实际测得准确的扩散系数D或布朗运动均方位 得到原子和分子的绝对质量。爱因斯坦曾用前人测定的糖在水中的扩散系数,估算的NA值为3.3×1023,一年后(1906)又修改为6.56×1023。
爱因斯坦的理论成果为证实分子的真实性找到了一种方法,同时也圆满地阐明了布朗运动的根源及其规律性。下面的工作就是要用充足的实验来检验这一理论的可靠性。爱因斯坦说:“我不想在这里把可供我使用的那些稀少的实验资料去同这理论的结果进行比较,而把它让给实验方面掌握这一问题的那些人去做”。“但愿有一位研究者能够立即成功地解决这里所提出的、对热理论关系重大的这个问题!”爱因斯坦提出的这一任务不久之后就由贝兰(1870——1942)和斯维德伯格分别出色的完成了。这里还应该提到本世纪初在研究布朗运动方面一个重大的实验进展是1902年齐格蒙第(1865——1929)发明了超显微镜,用它可直接看到和测定胶体粒子的布朗运动,这也就是证实了胶体粒子的真实性,为此,齐格蒙第曾获1925年诺贝尔化学奖。斯维德伯格测定布朗运动就是用超显微镜进行的。
贝兰测定阿伏加德罗常数的实验
1908到1913年期间,贝兰进行了验证爱因斯坦理论和测定阿伏加德罗常数的实验研究。他的工作包括好几方面。在初期,他的想法是,既然在液体中进行布朗运动的微粒可以看成是进行热运动的巨大分子,它们就应该遵循分子运动的规律,因此只要找到微粒的一种可用实验观测的性质,这种性质与气体定律在逻辑上是等效的,就可以用来测定阿伏加德罗常数。1908年,他想到液体中的悬浮微粒相当于“可见分子的微型大气”,所以微粒浓度(单位体积中的数目)的高度分布公式应与气压方程有相同的形式,只是对粒子受到的浮力应加以校正。这一公式是:ln(n/n0)=-mgh(1-ρ/ρ0)/kt。式中k是波尔兹曼常数,自k和NA的关系,公式也可写成ln(n/n0)=-NA mgh(1-ρ/ρ0)/RT。根据此公式,从实验测定的粒子浓度的高度分布数据就可以计算k和NA。
为进行这种实验,先要制得合用的微粒。制备方法是先向树脂的酒精溶液中加入大量水,则树脂析出成各种尺寸的小球,然后用沉降分离的方法多次分级,就可以得到大小均匀的级份(例如直径约3/4μm的藤黄球)。用一些精细的方法测定小球的直径和密度。下一步是测定悬浮液中小球的高度分布,是将悬浮液装在透明和密闭的盘中,用显微镜观察,待沉降达到平衡后,测定不同高度上的粒子浓度。可以用快速照相,然后计数。测得高度分布数据,即可计算NA。贝兰及其同事改变各种实验条件:材料(藤黄、乳香),粒子质量(从1到50),密度(1.20到1.06),介质(水,浓糖水,甘油)和温度(-90°到60°),得到的NA值是6.8×1023。
贝兰的另一种实验是测量布朗运动,可以说这是对分子热运动理论的更直接证明。根据前述的爱因斯坦对球形粒子导出的公式,只要实验液,在选定的一段时间内用显微镜观察粒子的水平投影,测得许多位移数值,再进行统计平均。贝兰改变各种实验条件,得到的NA值是(5.5-7.2)×1023。贝兰还用过一些其它方法,用各种方法得到的NA值是:
6.5×1023 用类似气体悬浮液分布法,
6.2×1023 用类似液体悬浮液分布法,
6.0×1023 测定浓悬浮液中的骚动,
6.5×1023 测定平动布朗运动,
6.5×1023 测定转动布朗运动。
这些结果相当一致,都接近现代公认的数值6.022×1023。考虑到方法涉及许多物理假设和实验技术上的困难,可以说这是相当了不起的。以后的许多研究者根据其它原理测定的NA值都肯定了贝兰结果的正确性。与贝兰差不多同时,斯维德伯格(1907)用超显微镜观测金溶胶的布朗运动,在测定阿伏加德罗常数和验证爱因斯坦理论上也作出了出色的工作。可以说他们是最先称得原子质量的人,所以在1926年,贝兰和斯维德伯格分别获得了诺贝尔物理学奖和化学奖。
就这样,布朗运动自发现之后,经过多半个世纪的研究,人们逐渐接近对它的正确认识。到本世纪初,先是爱因斯坦和斯莫卢霍夫斯基的理论,然后是贝兰和斯维德伯格的实验使这一重大的科学问题得到圆满地解决,并首次测定了阿伏加德罗常数,这也就是为分子的真实存在提供了一个直观的、令人信服的证据,这对基础科学和哲学有着巨大的意义。从这以后,科学上关于原子和分子真实性的争论即告终结。正如原先原子论的主要反对者奥斯特瓦尔德所说:“布朗运动和动力学假说的一致,已经被贝兰十分圆满地证实了,这就使那怕最挑剔的科学家也得承认这是充满空间的物质的原子构成的一个实验证据”。数学家和物理学家彭加勒在1913年总结性地说道:“贝兰对原子数目的光辉测定完成了原子论的胜利”。“化学家的原子论现在是一个真实存在”。
布朗运动代表了一种随机涨落现象,它的理论在其他领域也有重要应用。如对测量仪器的精度限度的研究;高倍放大电讯电路中的背景噪声的研究等
布朗运动又称分子热运动,与温度和粒子个数有关,温度越高,布朗运动越剧烈,粒子越少,分子热运动越剧烈。

收起

只要不是绝对0度分子就做无规则运动
绝对0度是-273.1摄氏度