曹遠(yuǎn)強(qiáng)

物質(zhì)的三態(tài)是怎么回事

這天晚上，小狐貍皮皮和爺爺坐在明亮的燈光下閑聊。

皮皮說(shuō)：“爺爺，您講了六種物態(tài)變化，我知道了物質(zhì)可以在固、液、氣三種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)化，可說(shuō)到底，它們是同一種東西呀！比如水和冰，它們的本質(zhì)應(yīng)該是相同的?！?/p>

這時(shí)，一縷香味飄進(jìn)小院，鉆進(jìn)小屋。

狐貍爺爺沒(méi)有理會(huì)皮皮，一臉興奮地問(wèn)道：“好香啊，誰(shuí)家做好吃的啦？”

皮皮吸了一下鼻子，說(shuō)：“煮的是苞米，可能是鄰居小鹿家吧！”

“你剛才說(shuō)什么？”狐貍爺爺努力回想剛才皮皮的問(wèn)話。

“哦，我想起來(lái)了！物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成，分子很小很小，人們通常以10-10米為單位來(lái)量度分子，分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。在固體中，分子十分緊密地排列在一起，它們距離近，相互作用力大，所以固體就具有了一定的形狀和體積。如果固體得到足夠的熱量，分子之間固定的位置就會(huì)被打破，位置不再固定，活動(dòng)變得比較自由，相互作用力就會(huì)變小，這樣固體就會(huì)變成可以流動(dòng)的物質(zhì)，沒(méi)有一定的形狀，但是仍然具有一定的體積?！?/p>

“我明白啦，這就成了液體。剛才您說(shuō)的就是熔化的過(guò)程?！?/p>

“對(duì)！如果液體物質(zhì)吸熱，分子能量提高，分子運(yùn)動(dòng)的距離就會(huì)變得很大，分子的分布就會(huì)變得十分松散，分子之間的作用力也會(huì)變得極小。這樣一來(lái)，物質(zhì)在宏觀上就表現(xiàn)得具有流動(dòng)性，沒(méi)有一定的形狀，也沒(méi)有一定的體積。也就是說(shuō)，物質(zhì)變成了氣體?！?/p>

擴(kuò)散現(xiàn)象

“我明白了，液體吸熱就會(huì)汽化，這就是汽化的過(guò)程?！逼てふf(shuō)。

“對(duì)！我們現(xiàn)在聞到的香味，就是從遠(yuǎn)處‘跑過(guò)來(lái)的氣體分子?！焙偁敔斀忉屨f(shuō)。

“這樣說(shuō)來(lái)，就是氣體的分子在運(yùn)動(dòng)，液體的分子在運(yùn)動(dòng)，固體的分子固定不動(dòng)。”皮皮總結(jié)說(shuō)。

“不對(duì)！一切分子都在不停地進(jìn)行無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，固體的分子也在運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有絕對(duì)靜止的分子?！焙偁敔敿m正說(shuō)。

“哦，固體的分子也在運(yùn)動(dòng)，只不過(guò)限制在一定的范圍內(nèi)。”皮皮恍然大悟。

“是的。因此，不同物質(zhì)的分子可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)相互滲入對(duì)方，這叫擴(kuò)散現(xiàn)象。剛才我們聞到的香氣，就是遠(yuǎn)處的氣體分子朝我們這邊擴(kuò)散過(guò)來(lái)了。液體的擴(kuò)散也很常見，你把一滴墨水滴在水里，就會(huì)看到它的擴(kuò)散過(guò)程。至于固體分子的擴(kuò)散嘛——”狐貍爺爺沉吟起來(lái)，他一時(shí)間沒(méi)有找到合適的例子。忽然，他看見了墻角堆煤的地方，靈機(jī)一動(dòng)，說(shuō)：“找到啦！你看，那白墻已經(jīng)變黑了?？墒牵恢皇潜砻孀兒谂?，這是煤分子長(zhǎng)期向白墻擴(kuò)散導(dǎo)致的，因此，白墻里面也黑了。”

皮皮疑惑了：“您講了這么多擴(kuò)散現(xiàn)象，那擴(kuò)散說(shuō)明了什么呢？”

狐貍爺爺反問(wèn)道：“你說(shuō)呢？”

皮皮說(shuō)：“說(shuō)明分子在不停地做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而且分子之間是有空隙的。一個(gè)物體里有那么多的分子，而且在運(yùn)動(dòng)，可我的眼睛看不見，這個(gè)世界是多么不可思議呀！”

皮皮想了想，又說(shuō)：“爺爺，分子的世界真奇妙，我想觀察一下墨水的擴(kuò)散?！?/p>

分子熱運(yùn)動(dòng)

皮皮拿來(lái)一個(gè)杯子裝上冷水，然后找來(lái)鋼筆準(zhǔn)備往杯子里滴墨水。

狐貍爺爺說(shuō)：“先停下，你再拿一個(gè)杯子盛上熱水，做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，看哪一個(gè)擴(kuò)散快?！?/p>

皮皮按狐貍爺爺?shù)姆愿雷隽?，往兩杯水里各滴入了一滴墨水，然后伏在桌子上聚精?huì)神地觀察起來(lái)。那墨水裊裊的，像青煙一般在水中逐漸散開。很明顯，熱水里面的墨水先散開，這說(shuō)明墨水分子在熱水里面擴(kuò)散得更快。

狐貍爺爺告訴皮皮：“分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，因此又叫熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。”

由此皮皮知道了，物質(zhì)是由分子、原子組成的，但分子又是由什么組成的呢？皮皮問(wèn)狐貍爺爺，狐貍爺爺耐心地解答著。燈影里，火爐旁，他們倆的身影構(gòu)成了一幅溫馨的畫面。

內(nèi)能做功

這天晚上，皮皮把燒開的水倒進(jìn)暖水瓶，可是沒(méi)有裝滿，只灌了大半瓶。他用力把暖水瓶的軟木塞塞好后，轉(zhuǎn)身離開了。突然，砰的一聲，皮皮嚇了一大跳。皮皮到處尋找，不知道是哪里發(fā)出的響聲。狐貍爺爺提醒他：“暖水瓶的塞子蹦出來(lái)了！”皮皮跑過(guò)去一看，發(fā)現(xiàn)還真是這么回事。他從地上撿起軟木塞，心中十分納悶。

狐貍爺爺說(shuō)：“你不用疑惑，這是內(nèi)能做功造成的?！?/p>

皮皮問(wèn)：“內(nèi)能是什么呀？”

狐貍爺爺說(shuō)：“物體是由許多分子組成的，分子都在做運(yùn)動(dòng)，因此，物體內(nèi)部存有大量分子的動(dòng)能。同時(shí)，分子之間存在引力和斥力，這樣分子間就具有了勢(shì)能。一個(gè)物體內(nèi)部的所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，就叫物體的內(nèi)能，所有的物體都有內(nèi)能?！?/p>

皮皮問(wèn)：“分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫內(nèi)能，是內(nèi)能把軟木塞彈出來(lái)的嗎？”

狐貍爺爺說(shuō)：“是??！內(nèi)能既然是一種能量，它就能做功。暖水瓶水面上的氣體內(nèi)能會(huì)隨著水蒸氣的增多而變大，大到一定程度，就能把軟木塞推開?！?/p>

物體都有內(nèi)能

皮皮說(shuō)：“哦，原來(lái)是這樣。那內(nèi)能的大小與什么因素有關(guān)呢？”

狐貍爺爺說(shuō)：“微觀上來(lái)說(shuō)，與分子的數(shù)量和分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度有關(guān)，這兩個(gè)因素在宏觀上對(duì)應(yīng)著物體的質(zhì)量和溫度。溫度就反映了分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度越高?！?/p>

“您說(shuō)這桌子有內(nèi)能嗎？”皮皮好奇地問(wèn)道。

狐貍爺爺反問(wèn)道：“你認(rèn)為呢？”

皮皮說(shuō)：“有，一定有內(nèi)能！那零下100℃的冰有內(nèi)能嗎？”

狐貍爺爺說(shuō)：“只要是物體就都有內(nèi)能，溫度再低分子也不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，因此總是存在分子的動(dòng)能，所以物體的內(nèi)能一定大于零?！?/p>

皮皮高興地笑了，說(shuō)：“在是否擁有內(nèi)能這點(diǎn)上，真是萬(wàn)物平等了?！?/p>

低溫有極限

狐貍爺爺準(zhǔn)備午休，聽到皮皮和小猴子淘淘在屋外談?wù)搩?nèi)能。皮皮說(shuō)：“所有的物體都有內(nèi)能，零下100℃的冰有內(nèi)能，零下500℃的冰也有內(nèi)能?！?/p>

小猴子淘淘說(shuō)：“那零下5000℃的冰呢？”

皮皮說(shuō)：“一定也有內(nèi)能。”

狐貍爺爺聽到他們的議論，趕緊出來(lái)糾正他們的錯(cuò)誤：“你們說(shuō)一切物體都有內(nèi)能是對(duì)的，但說(shuō)在零下500℃、零下5000℃時(shí)也有，那就錯(cuò)了，因?yàn)檫@樣低的溫度在宇宙中是不存在的?！?/p>

皮皮說(shuō)：“怎么會(huì)呢？聽說(shuō)太陽(yáng)表面的溫度能達(dá)到6000℃，高溫有這么高，那么低溫應(yīng)該也能很低呀！”

狐貍爺爺說(shuō)：“錯(cuò)了，低溫是有極限的。零下273.15℃是宇宙中最低的溫度，以這個(gè)溫度為零點(diǎn)，建立起來(lái)的溫度標(biāo)記方法叫絕對(duì)溫度（也叫熱力學(xué)溫度），單位是開爾文（K），簡(jiǎn)稱開。絕對(duì)溫度沒(méi)有零下，只有零上。”

小猴子淘淘恍然大悟：“哦，原來(lái)低溫是有極限的呀！”

狐貍爺爺?shù)恼n堂

物質(zhì)在微觀上是由極小的分子構(gòu)成的，分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

物質(zhì)通常有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種存在狀態(tài)，這是因?yàn)榻M成它們的分子結(jié)合緊密程度不同，固體最緊密，氣體最松散，液體介于二者之間。

分子數(shù)量的多少，宏觀上表現(xiàn)為質(zhì)量大小;分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，宏觀上表現(xiàn)為溫度高低。

物體分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能，所有的物體都有內(nèi)能。

宇宙中最低的溫度是零下273.15℃。

（編輯 乖乖隆地洞）