擴散與粒子運動
沒有人攪拌，為什麼氣味或顏色仍會慢慢散開？
追蹤兩種粒子如何從局部聚集走向更均勻的分佈，並分清擴散、攪拌與化學反應。
學習目標
- 用隨機粒子運動解釋淨擴散方向。
- 預測溫度與擴散速率的關係。
- 區分擴散、整體流動和化學反應。
開始前
- 理解物質由持續運動的粒子構成。
- 會比較「多／少」和「快／慢」。
互動科學實驗
- 1分隔
- 2移除隔板
- 3升溫比較
- 4趨向均勻
正在準備互動模型…
正在準備互動模型…
定性教學模型：數值和圖示用於比較趨勢，並非精密測量。
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
-
一側單位體積內示蹤粒子較多，另一側較少，這就是濃度差。
你的任務: 暫停模型，指出高濃度區與低濃度區。
-
每個粒子都無規則運動，兩個方向都有人越過中線。因為高濃度側粒子更多，平均而言從高到低越界的數量更多。
你的任務: 運行模型，分別尋找一次向左和一次向右的越界。
-
在同一物態和其他條件不變時，較高溫度通常意味著粒子平均運動更快，混合趨勢更快出現。
你的任務: 先低溫再高溫運行相同時間，比較分佈。
-
均勻並不表示粒子停止；它表示任一時刻仍有雙向運動，但長期看沒有持續的淨濃度變化。
你的任務: 繼續運行，說明為什麼「動態平衡」不等於靜止。
把現象連成解釋
淨變化來自統計
擴散沒有一位「指揮者」告訴粒子去低濃度區。隨機運動加上起始數量差，產生了可預測的總體趨勢。
沒有生成新物質
染料在水中擴散時，染料與水的空間分佈改變，但這本身不表示化學鍵改變或生成了新物質。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
化學
擴散與粒子運動
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沒有人攪拌，為什麼氣味或顏色仍會慢慢散開？
- 擴散開始後，粒子會怎樣越過中線？
- 分佈變得均勻後，粒子怎樣運動？
- 其他條件相同時，提高溫度通常會怎樣影響擴散？
解答頁
擴散與粒子運動
- 雙向都有，但淨變化通常從高到低
隨機運動產生雙向越界；起始數量差使總體淨變化從高濃度區指向低濃度區。
- 繼續隨機運動
動態均勻狀態仍有粒子運動，只是不再有持續的淨濃度變化。
- 平均運動更快，擴散更快
較高溫度通常提高粒子的平均動能，使分佈更快趨於均勻。