引力是相互的(科三第十课)

第十课最让我震撼的地方在于,电磁力的量级与地心引力相比要大得多的多!是地心引力的10的41次方倍。如果不是因为如此,人类早被地心引力或者其他大质量恒星撕碎了。难怪流浪地球当中想要断开与月球之间的关联那么难!大质量星球相互间的引力巨大到难以想象,而电磁力与其相比呢?

庞老师一边抛球一边给我们讲解一元二次方程和运动方程。以上下位移的点为纵坐标,经历的时间为横坐标,如果是匀速运动,即为线性方程;但上抛有速度,同时也因为地心引力的存在,使得球体在上升过程中的速度越来越慢(此时因为手对球做功,产生动能,动能的大小超过地心引力),达到一定高度时开始下落,且速度越来越快(地心引力超过下落时势能转化而来的动能)。在坐标轴上呈现出来的是抛物线,用数学方程表达则为一元二次方程,物理学中称为运动方程。直线上抛可以通过一元二次方程来解决,如果抛出去的时候有角度(投掷标枪、铁饼等),则需要引入三角函数去做计算。有意思的是,其中一元二次方程是初二数学的教学内容,运动方程是高中物理涉及到的,非一门学科,时间跨度也大,真是难为了孩子们。

我们双脚离地跳起来的时候,因为地心引力的影响总是会落回地面(如果跳的足够高脱离地心引力就另当别论了),庞老师的问题是,当我们落回地面时,地球是否也向我们靠近?所谓势相同但能量不同,虽然引力是相互的,但因为巨大的质量差,我们能看到的总是人们落回地面。就像两个大小不一的磁球,总是小磁球飞向大磁球。

这一课我们观察溶解过程中的能量变化。

在此之前,先来厘清一些基本信息。

阿伏伽德罗常量(Avogadro constant),又名阿伏伽德罗常数,为热学常量,符号为NA。它的精确数值为:6.02214076×10^23,一般计算时取6.02×10^23或6.022×10^23。

阿伏伽德罗常量是12克碳12所含的原子数量。将碳12选为参考物质是因为它的原子量可以测量得相当精确。阿伏伽德罗常量因意大利化学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗(1776~1856)得名。

现在此常量与物质的量紧密相关,摩尔作为物质的量的国际单位制基本单位,被定义为所含的基本单元数为阿伏伽德罗常量(NA)。其中基本单元可以是任何一种物质(如分子、原子或离子)。如一摩尔的水(H2O)的质量为:2*1.008+15.99=18克;一摩尔氯化钠(NaCl)是58克。克对于微观世界来说是特别大的量。

按照物质的量来称,对应的单位是克数。但由于不同物质所含质子数中子数不同,同样克数的氯化钾(KCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化钠(NaCl)和碳酸氢钠(Na H CO2)所含的分子数差别是很大的。

现在回到溶质在溶剂中溶解的过程中,溶液的温度是升高还是下降这个问题上来。如上述四种溶质,溶剂皆为室温水,四种溶质的克数相同,皆为2克,水取10毫升,将溶质倒入溶剂中,充分溶解后,观察溶液的温度与溶剂的温度相比,是上升?下降?还是基本持平?

溶解的第一步是水分子被溶质分子吸引,纷纷吸上去,自然力做功,这个过程释放能量,放热;第二步水分子将溶质分子拆开,反自然力做功,这个过程吸收能量,即吸热。如果释放的能量大于吸收的能量,则溶液温度升高,反之则温度下降。为何喝一口白酒会感觉喉咙发热?就是因为水分子与酒精分子相遇,水是极性分子,被酒精吸引,自然力做功,释放能量,所以才会觉得喉咙火辣辣的。

相同克数的溶质,因为分子数的差异,在面对相同体积的溶剂时,所吸收与释放的能量也不同,因此才会产生温度差。水抱氯化钠或者其他溶质,属于单兵较量,这个时候,双方的分子数之比就显得尤为重要。

时至今日,30节科学课结束了。很多时候都是:上课的时候感觉懵,只能说是在努力跟上节奏,课后看录屏才有点感觉,然后继续整理笔记。事实上,我并没有感觉自己学到很多专业知识,只是在补常识而已。

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