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【大象讲堂04】人人可做的小实验证明水分子的间隙有多大?

本主题由 大象 于 2020-4-5 11:33 加入精华

【大象讲堂04】人人可做的小实验证明水分子的间隙有多大?

根据我们的经验,水是没有间隙的。所谓水泄不通,滴水不漏,水常常是用来检验其他间隙的。如果说水分子之间其实是有间隙的,而且挺大的,您可能不相信。

下面这个小实验可以非常简单证明水分子有很大的间隙,不相信的话大家都可以试做:


一碗水加半碗麦片不溢出

如上图所示,满满一碗开水,再多加一滴水都会流出来。然而往水里加麦片,加了大半碗,水面还是平的,居然没有溢出来。

这是什么原因呢? 看起来没有任何间隙的水,居然可以容纳半碗麦片,而体积不变。

其实,从微观角度,水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的,它们是靠共用外层电子结合在一起的化合物。我们知道,如果原子像一个球场一样大,则原子核只有一个兵乓球一样大。理论上原子核外有大量的空间可以利用,只不过一般物质都有自己的动态平衡而很难被压缩。


水分子的构成示意图

为什么再加水会溢出,而加麦片就不溢呢?

简单来说,这是因为麦片分子对水分子的吸附力,应该要强于水分子之间的吸附力,它们与水分子的结合更加紧密,从而占用空间更小。微观上拉紧了水分子,看起来好像是填充了水的间隙。

就像一筐苹果加半筐小米,不会等于一筐半食品,而是等于一筐食品一样。因为品种不同及有间隙,所以这里不能简单的用一加一等于二计算。


一筐苹果加半筐小米示意图

这里苹果好像是水分子,麦片看起来挺粗糙,但因为超强的吸水力,更像是填充间隙的小米。

这种现象也可以用例子形象说明:一群陌生人站广场,人跟人之间自然都会有一定的距离(相对于普通水分子)。这时,如果从天上撒钱(麦片),这时候人群就会挤在一起抢(相当于被麦片吸附的水分子)。因为钱有很强的吸引力,从而拉近了每个人的距离。

是不是这样呢?欢迎讨论。

(大象 20200405)

20200405 在头条修改首发

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