布朗運動與擴散現(xiàn)象的異同點

【專家解說】：　　擴散應是一種宏觀現(xiàn)象，當系統(tǒng)熱平衡（無溫差）與物相平衡（無濃度差）時，就沒有擴散現(xiàn)象了。不宜把擴散推廣到微觀世界，這類似于把溫度概念應用于微粒就將變得沒有什么意義一樣。擴散與溫度都帶有對微觀過程進行某種平均的意味。微觀世界永不停息的分子運動及與之相伴的統(tǒng)計漲落應與宏觀的擴散相區(qū)別——微觀的某種動態(tài)平衡就是宏觀的某種靜態(tài)平衡。說擴散會終止就象說熱平衡時熱傳遞終止了一樣。 　　辭海》【擴散】物理學名詞。由于微粒（分子、原子等）的熱運動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。可由一種或多種物質(zhì)在氣、液或固相的同一相內(nèi)或不同相間進行。主要由于濃度差或溫度差所引起，而以前者為較常見。一般從濃度較高的區(qū)域向較低的區(qū)域擴散（嚴格講，在不同相間，微粒應從吉布斯自由能較大的地方向較小的地方擴散），直到相內(nèi)各部分的濃度達到均勻或兩相間的濃度達到平衡為止。例如氨在靜止空氣中的散播，墨汁同靜水的攙和，鋼件表面的滲碳等。擴散速度在氣體中最大，液體中次之，固體中最小，并且濃度差越大、微粒質(zhì)量越小、溫度越高、擴散也越快。在化學、冶金、半導體、原子能等工業(yè)中常應用擴散作用，以達到某種目的，如通過蒸餾、吸收等以分離某些物質(zhì)；通過擴散退火以消除鑄造合金中的“枝晶偏析”等。 　　1827年英國植物學家布朗首先在顯微鏡下觀察到，水中的小花粉在不停地作不規(guī)則的運動。仔細觀察，可以發(fā)現(xiàn)任何懸浮在液體或氣體中的非常小的微粒，都永遠處于無休止的沒有規(guī)則的運動狀態(tài)之中。這個懸浮的微粒愈小，它的運動就愈激烈；溫度愈高，這種運動也愈激烈。后來人們把這種運動叫布朗運動，把像小花粉那樣小的微粒叫布朗微粒。布朗運動是永不休止的，它不受外界因素的影響，完全是物質(zhì)內(nèi)部運動的反映。 　　布朗運動說明了什么問題呢？原來，這種運動就是由液體的分子運動引起的。由于液體的分子每時每刻都在作不規(guī)則的熱運動，這些分子撞擊布朗微粒，就引起了布朗微粒的運動。如果懸浮物的顆粒太大，則在每一瞬間撞擊到這個大顆粒上的分子數(shù)目就太多了，致使這些撞擊作用基本上相互抵消了，大顆粒就會保持不動。當懸浮粒小到一定程度時，碰撞到小顆粒上的分子就不那么多，就會從某一個方向出現(xiàn)分子撞擊的不平衡，使小顆粒發(fā)生運動。布朗顆粒體積愈小，發(fā)生撞擊的不平衡的可能性愈大，布朗運動就愈急劇。另一方面，溫度愈高，分子無規(guī)則運動的速度就愈大，分子撞擊引起的布朗運動也隨之加劇。由于對布朗運動現(xiàn)象的觀察和了解，使得人們深入理解了布朗運動的本質(zhì)。因此證實了分子的存在和分子運動的存在。