我身边的物理现象
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分子的“自由泛滥”——扩散现象
临近中午的时候,我们还在教室里上课,就可以闻到从食堂飘来的食物的香气;当我们路过花园的时候,不必深入其中,我们就可以嗅到花朵的芬芳;我们在室内使用空气清新剂,明明只喷洒在几个角落,却可以令满室清香……
上述现象在我们日常生活中是极常见的。在物理学中,这些现象有一个统一的名字,叫做扩散现象。
扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到的现象。它是由物质分子的无规则运动产生的,是由于分子热运动产生的一种质量迁移现象。它不仅能够在气体中发生,在液体和固体中也同样能够发生。例如清水中滴入几滴,过一段时间,水就都染上红色;又如把两块不同的金属紧压在一起,经过较长时间后,每块金属的接触面内部都可发现另一种金属的成份。
那么什么又是分子热运动呢?我们知道,物体是由分子、原子、离子构成的,而一切物质的分子都在不停地运动,且是无规则的运动,这种无规则的运动就是分子的热运动。
既然扩散现象是分子热运动的一种,那么它也就具有分子热运动的特点。分子热运动与温度有关。温度越高,就越激烈。比如在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的凉水。用滴管分别在两个杯底注入一滴墨水,发现装热水的烧杯的颜色变化地快。
扩散现象还与物体的浓度(密度)度差异有关。在中,分子从密度较大的区域移向密度较小的区域,经过一段时间的掺和,密度分布趋向均匀。在扩散过程中,迁移的分子不是单一方向的,只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数,多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。扩散速率与物质的成正比。
扩散现象并不是在外界作用下进行的,更与化学反应无关。例如,将金片和铅片叠放在一起,无论金片在上还是铅片在上,一定时间以后,它们都会互相渗透。所以,扩散运动是物质分子永不停息的做无规则运动的证明。
扩散现象在科学技术中有很多应用。生产半导体器件时,需要在纯净半导体材料中掺入其他元素这就是在高温条件下通过分子的扩散来完成的。
生活中扩散现象无处不在,其原理、实质和应用等方面远不止以上那么简单,以上只是介绍我所了解的皮毛。但在我看来,扩散现象可以说是我们身边最常见的物理现象。