学生作品 | 「分子动理论」

热爱科学 质疑真理

何为科学？科学就是永远的探索！

延伸你的感官 像科学家一样探索未知领域

编者按：

六年级的River少年们在穿越了生命科学、地球科学后，走进了物质科学世界。植物、动物、岩石、土壤、地球就是我们所认识的世界吗？这个客观自然世界到底是怎么来的？世界万物到底是由什么构成的？带着这些问题，我们从宏观世界走进微观，原来一切物质都是由肉眼看不见的分子构成的，这到底是什么回事儿呢？下面跟随River少年们一起走进分子的探索之旅。

我们所生活的世界是一个物质世界，比如面团、水、你是一种物质，书是一种物质，任何东西都是一种物质。那么请问这些物质是凭空出现的吗？

Part 1 物质到底是由什么构成的呢？

现象

生活中我们经常会看到这样的现象：地上随处可见的一滴水滴，过一会就被蒸发掉了。那么请问：这滴水是一下子就蒸发掉了呢？还是一点一点蒸发掉的呢？毫无疑问，当然是一点一点蒸发掉的，构成它的成分一定是一点一点逃逸的，这就说明：水可以一直被细分下去，最后会被细分成一个最小的微粒，而这个最小的微粒也是水，本质不会变，所以呢？我们可以把构成水的最小微粒命名为水分子。也就是说水分子是构成水最小的微粒。

那我的猜想就是：万物都是由分子组成的。

有了猜想，如何去证实呢？当然是做实验。

我的实验材料是无任何杂质的水，还有失去活性的紫薇花粉。实验过程是：

1.把失去活性的花粉放入水里，静置3天，我们会发现水中的花粉颗粒不动了，是静止的。

2.此时我们用显微镜观察，会发现什么呢？我发现：宏观上看起来是静止的花粉，显微镜下居然在动，我观察了好久发现它一直在做无规律的运动。

那么问题来了：花粉已经是一个死物，失去了活性。那么，它为什么会移动呢？（关键是，它已经在水里静止了3天呐！）

我推测：首先花粉是个死物，它自己肯定不会动，那么只可能是外力在推动它！想一想，它周围有什么呢？只有水呀！但水也是静止的！那么，只有一个可能，就是水能够被分割成许多小微粒，其实就是水分子在推动花粉，所以花粉在运动。这就说明了：水是由大量的水分子构成的，也说明了水分子也在做无规律的运动。这个实验是英国科学家布朗首先发现的，我们称它了布朗运动。

总之，实验说明了：（1）液态的水都是由水分子构成的；（2）水分子在不停的运动。

Part 2 液体是由分子构成的，那么固体和气体也是这样吗？

同样的我们必须用实验来证明，我来举两个例子：

固体：把铅块和金块紧压在一起。大约五年后，会发现金中有铅，铅中有金。当然，这个实验不是我做的，但是谁做的不重要，关键是，它说明了什么？说明了固体分子也是会移动的，金中的分子移到铅里，而铅中的分子移到了金里。所以，固体也由有分子构成的，并且分子在运动。

气体分子运动就更好证明了，我们的日常生活中有许多这样的现象，比如，中午12点上最后一堂课的时候，我们在教室就可以闻见餐厅饭菜的香味，这就说明气体分子也在运动，气体分子移动到了我的鼻子里。这也就是我们平常所说的扩散现象。

总之：一切物质都是由大量分子组成的，并且这些分子处于不停地无规则运动当中。

Part 3 构成物质的分子在不停的运动，物质为何不散架？

新问题

我们已经证明了：物质是由分子构成的，并且这些分子在不停的做无规则运动。既然分子一直在运动，为什么这个物质不散架呢？比如：一滴水是由无数个水分子组成，并且水分子一直在动，它是怎么保持一滴水的形态的？

猜想1： 难道是一个水分子和另一个水分子融合在一起形成一个大水分子，所有的水分子都融合起来了？

真的是这样子吗？

任时候都要用实验来说话，所以，我们来用实验验证一下：

1分别取10毫升的水、10毫升的酒精；

2然后把10毫升的水和10毫升的酒精倒在一个量筒里。

你们猜：现在量筒里有多少毫升的液体？？？

如果不算人工误差，大家一定会说是20毫升的液体，对不对？但是真的是这个样子的吗？我来告诉你们吧，10毫升的水和10毫升的酒精倒在一起，量筒上的刻度是小于20毫升的！！！

为什么会是这样？我推测:可能是两种物质的分子大小不同，同时分子和分子就算紧挨在一起，也会产生彼此碰撞不到的空隙。这时小分子会移动到大分子中间的空隙里，这样就省出了空间，所以加在一起当然就不达到20毫升。

这就说明：两个分子放在一起还是两个分子，并不会变成一个大分子；分子和分子之间是有空隙的。

既然分子之间有空隙，并且分子又在不停地运动，那么为什么物质没有散架呢？

猜想2： 最容易想到的就是吸引力了呀，我猜想：分子与分子之间有吸引力！这样不断运动着的分子构成的物质就不会散架了。

那么如何证明我的猜想呢？ 当然还是做实验:

这次我选择的实验材料是：两块光滑的铅块（圆柱形）

1.先用小刀把两块铅表面削得十分平；

2.然后使劲用手旋转摩擦两块铅，让两个块铅的分子与分子间距离更短，密切接触。

实验结果会怎么样呢？如果两块铅能吸引在一起，我的猜想就是对的；如果两个铅块没有吸引在一起的话，可能就猜错了。

接下来，请大家瞪大双眼，欣赏一下我的实验过程～

很显然，两个铅块能连在一起，这就说明了：固体的分子之间有吸引力！

为了验证分子间吸引力有多大，我还在上面加上了沉甸甸的砝码！可以看到我们挂了一个200g的大砝码，100g的小砝码，还有约100g的铁环，一共400g的东西，最后我们甚至把一整盒的砝码，共500g全都挂上去了。原来，分子间的吸引力这么大，可能比吸铁石的引力还要大 ，分子与分子的引力力可真是惊人啊！

新问题

好了，问题又来了：如果分子间只有吸引力，那我们周围的物体会怎么样？——所有的物体都会无限缩小，紧密！但是！我们周围的物体并不是这样啊，这是为什么呢？

既然存在吸引力，那么我猜想：分子间应该也存在一定的排斥力。

我们可以通过针管实验来证明，把针管缺口的那处用手堵住，用力一直挤压，刚开始还可以推动一点，但是到后面就完全推不动了。这是为什么？因为气态的分子积压到一定程度，再也无法挤压了，就开始排斥了，这就说明：分子之间不光有吸引力还有排斥力。

当然，我觉得一般情况下，分子间的排斥力和吸引力是平衡的，这样物体才能保持相对静态。当然如果，这个平衡遭到破坏会怎么样呢？这就不用我详说了。

总之：世间万物都是由一个一个的分子构成的，比如你：宏观上看起来是静止的。但在微观上你一直在动，我们周围的世界也在一直运动，这是一个神奇的动态世界。

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