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酒精和水的扩散实验现象

实验现象:

1. 界面逐渐模糊

酒精和水的扩散实验现象-图1
(图片来源网络,侵删)

当将酒精缓慢倒入水中(或相反)时,最初会形成短暂的分层(因酒精密度小于水)。随后,液面交界处逐渐模糊,最终混合成均匀溶液,无明显界面。

2. 体积减少

混合后总体积略小于酒精与水的体积之和。例如,100mL酒精与100mL水混合后总体积约为192-195mL,因分子间氢键作用导致排列更紧密。

酒精和水的扩散实验现象-图2
(图片来源网络,侵删)

3. 温度微升

混合过程可能伴随轻微放热(因分子间氢键形成释放能量),触摸容器壁可感知温度上升。

4. 快速混合(无搅拌时)

酒精和水的扩散实验现象-图3
(图片来源网络,侵删)

即使静置不搅拌,两者也会自发扩散融合,体现分子热运动的无序性。

原理简析:

  • 分子极性相似:酒精(乙醇)与水均为极性分子,能通过氢键互相吸引,促进扩散。
  • 熵增驱动:混合后体系无序度(熵)增加,过程自发进行。
  • 扩散速率差异:酒精分子较小且挥发性强,可能比水扩散更快,但最终完全互溶。
  • 注意点:

    若使用染色水(如蓝色墨水)与无色酒精混合,可更直观观察颜色从下至上逐渐均匀分布的过程。实验验证了液体分子永不停息的无规则运动及不同物质相容性。

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