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走進微觀:分子動理論的基石
PHYS1003S-PEP-CNLesson 1
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想像一下,如果我們把地球縮小到一個蘋果那麼大,那麼直徑僅為 1 公分的小球按相同比例縮小後,約等於一個分子的大小。歡迎來到微觀世界:在這裡,物質不再是一塊連續的「鐵板一塊」,而是由數以億計的微小粒子所組成的生動圖景。

1. 巨量與極小:阿伏加德羅常數

為了連結宏觀的質量與微觀的粒子數,我們定義了阿伏加德羅常數 $N_A = 6.02 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}$。這個天文數字意味著 1 摩爾的任何物質都含有相同數量的粒子。正因這種「巨量」的存在,才讓極其微小的分子(直徑約 $10^{-10} \text{ m}$)構成了我們肉眼可見的宏觀世界。

水(50 毫升)+酒精(50 毫升)預期 100 毫升混合液 < 100 毫升微觀:小分子填補大空隙

2. 分子間的「空隙」與「漫步」

物質並非嚴絲合縫。正如 50 毫升水與 50 毫升酒精混合後總體積小於 100 毫升,這有力證明了液體分子間存在空隙。而擴散現象(如醬油滲入蛋白)則進一步告訴我們:分子從未靜止,它們在永不停息地做無規則運動,跨越界面,彼此進入。