师：同学们，今天我们来学习分子热运动与分子力。通过上节课的学习，我们已经知道物质是由大量分子组成的。那么，组成物质的分子是如何聚集在一起的呢？它们之间有没有相互作用？是静止的还是不停运动着的？下面我们一起来追寻答案。
缉毒犬能快速、准确地缉查，是我们缉毒的好帮手。它靠什么发现目标呢？是因为气味扩散，缉毒犬凭借灵敏的嗅觉发现目标。同理，日常生活中，我们能通过闻气味辨别哪瓶是酱油，哪瓶是醋，这是初中学习过的扩散现象的应用。今天，我们来更深入地认识和了解扩散现象。
首先，气体的扩散。在装有棕红色二氧化氮的瓶子上面倒扣一个空瓶子，中间用玻璃板隔开，抽调玻璃板后观察到上面瓶中的颜色逐渐变深，下面瓶中的颜色逐渐变浅。二氧化氮密度比空气大，但由于发生扩散现象，它能进入上面的瓶中。一段时间后，两个广口瓶中的气体颜色变得均匀。因为二氧化氮密度比空气密度大，所以二氧化氮气体分子进入上方瓶中发生的是扩散现象，不是由于重力或对流产生的，而是由于分子运动产生的。下边瓶中的颜色比之前变浅，说明空气分子也扩散到了下方瓶中。
接着看液体间的扩散。这是本次实验主要用到的实验器材。在烧杯中分别注入等量的常温水和热水，插入温度计，待示数稳定后读数，热水86摄氏度，冷水21摄氏度。同时滴入一滴红墨水，可以观察到冷水中红墨水扩散得比较慢，热水中红墨水扩散得比较快。这说明温度越高，分子运动越剧烈，扩散得越快。生活中也有这样的经验，刚炒出来的菜容易闻到香味，而久置放凉的菜味道就没那么容易闻到了，这是因为温度降低，分子运动的剧烈程度降低，扩散变慢。
那么固体间是否也会发生扩散呢？长期堆放煤的墙角会染上黑色，这是因为煤分子扩散到了墙壁中。取下墙上的挂钟，会发现后边的墙体也有变色，这是因为挂钟背面的分子扩散到了墙壁中。所以固体间也可以发生扩散现象，只不过它发生作用的时间比较长，短时间内不容易观测到。实验表明，扩散现象在固体、液体、气体中均可发生，实质上任意两个物态间都可以发生扩散现象。
物理学中把由于分子不停的运动而产生的物质迁移现象称为扩散。那么扩散现象能够说明物质分子的哪些特征呢？一是说明了物质中的分子不停地做无规则运动，温度越高，物质扩散得越快；二是说明分子间有间隙，正是因为分子间有间隙，分子才能进入到其他物质中。俗话说，酒香不怕巷子深，这是因为扩散现象使我们闻到了酒的气味。扩散现象不仅可以用于嗅气味，还可以用来制作美食，例如制作茶叶蛋、腌咸菜等等，这是因为调料分子运动到了食物中，使食物更加美味。扩散现象在科学技术生产中也有很多应用，例如生产半导体器件时，在高温条件下利用分子的扩散，可以在纯净的半导体中掺入其他元素。
下面我们思考一个问题，刚才的气体扩散实验中，当瓶中的气体颜色变得均匀后，扩散现象是否也会停止？里面的分子是否还在运动？答案是肯定的，因为分子是不停做无规则运动的，只不过现在进和出广口瓶的二氧化氮分子数达到了动态平衡状态。那么历史上有没有更有力的实验去证明分子是在不停地做无规则运动的呢？这就是布朗运动。
布朗运动是以英国植物学家布朗的名字命名的。1827年，布朗用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，惊奇地发现这些花粉微粒在不停地做无规则运动。下面我们也来观察一个类似的实验，请大家在观看视频的同时思考右边的三个问题。
这是一台显微图像显示仪，可以用来观察微小物体，或者把它的影像放大投影到屏幕上去。用玻璃片取一两滴蓝色的颜料悬浮液，放在显微镜显示仪下观察，可以看到大量的颜料的微粒在做无规则的运动。颜料微粒这种无规则的运动就是布朗运动。
光学显微镜下看到的是水分子或者颜料分子吗？并不是，无论是水分子还是颜料分子，它们直径的数量级都是在10的 - 10次方米，光学显微镜下都看不到。我们看到的实际上是由大量颜料分子所组成的分子团，或者说是颜料微粒。能够产生布朗运动的微粒直径的数量级一般在10的 - 7次方米到10的 - 5次方米，比分子直径大很多，相对分子而言，这是一个宏观量。实验中我们看到小的微粒运动会比较明显。如果我们把显微镜下的影像进行投屏，追踪某一微粒的运动情况，每隔5秒记录下它的位置，之后按顺序连接好，会发现微粒的运动是无规则的。注意，这里的折线并不是微粒的运动轨迹，因为这5秒中间微粒在哪里我们并不知道。
之后人们把悬浮在液体或气体中的微粒做的这种无规则运动叫做布朗运动。布朗运动的产生条件是在液体或气体中，研究对象是微粒而并不是分子。那么布朗运动是怎样产生的呢？开始时人们以为是外界的因素，比如液体受到震动或对流等引起的。但是在尽量消除外界因素影响的实验下，布朗运动仍然存在，所以布朗运动的起因问题困扰了人类大半个世纪。直到1905年，爱因斯坦才从理论上解释了这一现象。
悬浮在液体中的微粒周围存在着大量的做无规则运动的液体分子，它们不停地对悬浮微粒进行撞击。一个微粒每秒大约要受到它周围液体分子10的21次方的撞击。由于液体分子运动的无规则性，在任意瞬间从不同方向撞击悬浮微粒的液体分子数目各不相同，碰撞的冲击力也不一样。有时候沿某一方向的撞击较强，微粒就顺着这一方向运动，而另一方向的撞击力较强时，微粒就会改变运动方向。由于液体分子运动的无规则性，使微粒受较强撞击的方向也是偶然的，所以布朗运动是无规则的。我们观测到的悬浮微粒的无规则运动实际上间接地反映出了液体内部的分子在不停地做无规则运动。所以布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的，是大量分子不停地做无规则运动所产生的结果。
那么影响布朗运动是否明显的因素是什么呢？为什么越小的微粒运动越明显呢？这是因为微粒小，表面积也小，每一瞬间受到的液体分子撞击的数目就会比较少，受力极易不平衡，运动就越明显。而大的颗粒一方面同时跟它撞击的分子数多，受力的平均效果几乎平衡，运动不明显；另一方面，质量越大，惯性越大，运动状态也不容易改变。因此大微粒的布朗运动不明显。