| 单词 | 为什么一滴墨水在水中扩散以后再也不会自动聚集起来 |
| 释义 | 为什么一滴墨水在水中扩散以后再也不会自动聚集起来 在日常生活中,扩散是一种很普遍的物理现象。例如,把一滴黑墨水放进一杯清水中,经过一段时间以后,墨水和清水完全混合在一起,原来透明无色的清水变成了稍微被染黑了的水。又如,把打开盖子的香水瓶放在一个紧闭门窗的房间里,不一会儿,整个房间就会弥漫着香水的气味。 扩散现象起因于分子的无规则热运动。当一滴墨水滴人一杯清水中,一开始,墨水分子聚集在一个区域的位置上,后来由于墨水分子与水分子发生激烈碰撞运动,墨水分子就均匀地分布到整个容器的空间区域上。香水分子的扩散也是如此。种种扩散现象告诉我们,扩散总是自发地从一种比较有序的状态(例如墨水和清水有一定的分界面)变化为无序的状态(例如两种物质完全混合)。 为什么扩散总是自发地从有序变为无序呢?原来,有序状态出现的可能性远远小于无序状态出现的可能性。为了说明这个扩散的本质,让我们假设有一个封闭的盒子,盒子的左半部放有三个气体分子,右半部没有气体分子。 由于气体分子的无规则运动,这三个分子在整个盒子的分布有八种可能。在这八种可能中,三个分子全部在左半部或右半部的有序状态只有两种,而三个分子中一个处在左半部(或右半部)另外两个处于另一半的相对无序状态却有六种。因此,就三个分子而言,出现无序状态的可能性是出现有序状态可能性的3倍。显然,分子数目越多,出现均匀分布的无序状态的可能性越大。一滴墨水或一滴香水中包含的分子数达上千亿个,因此,当这些分子扩散时,出现均匀分布的可能性远远大于聚集在某个局部位置上的可能性,这就是我们通常观察到的种种扩散现象总是自发地趋于均匀,趋于无序的原因。 从理论上讲,既然是无规则热运动,那么,已经扩散的墨水分子总会有某一时刻仍然聚集在一起,重新恢复一滴墨水的形状。但是实际计算表明,人们等待这种可能性出现的时间大大超过宇宙的年龄,因此,一滴墨水在水中扩散以后,实际上是不可能自动聚集起来的。 |
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