第296章 偶然的发现:用数学函数图像理解化学反应速率曲线(1/2)
月考的紧张气氛尚未完全散去,成绩公布前的短暂缓冲期,凌凡并没有让自己彻底放松。他保持着日常的学习节奏,只是强度稍减,更像是一种巩固和自由探索。
这天晚自习,他按照计划进行化学的“保温”练习,翻到一章关于化学反应速率的内容。课本上展示了几种典型条件下,反应物浓度随时间变化的曲线图。其中一幅图,描述的是反应物浓度随反应进行而逐渐降低,曲线的斜率(即瞬时反应速率)也随之逐渐变小的过程。
凌凡盯着那条平滑下降的曲线,手指无意识地在纸上沿着曲线的轨迹滑动。忽然,一个熟悉的图形猛地闯入他的脑海——这形状,这变化趋势,怎么那么像数学函数里那个……那个什么来着?
他立刻放下化学书,从桌肚里抽出数学笔记本,快速翻到导数与应用那一部分。目光扫过那些函数图像,最终定格在幂函数y=x^n (0<n<1) 在第一象限的图像上——一条从原点出发,开始时上升较快,随后上升速度逐渐减缓,变得越来越平缓的曲线。
再看看化学书上那条浓度-时间曲线,一条从初始浓度开始,开始时下降较快,随后下降速度逐渐减缓的曲线。
两条曲线,一条是“上升速度减缓”,一条是“下降速度减缓”,但本质上,描述的都是“变化率(导数)在不断减小”的过程!
这个发现让凌凡瞬间坐直了身体,心跳都加快了几分。他像是发现了一个连接两个孤立岛屿的秘密桥梁!
他尝试着将两者对应起来:
· 数学中,函数图像上某一点的切线斜率,表示函数在该点的瞬时变化率。
· 化学中,浓度-时间曲线上某一点的切线斜率,表示化学反应在该时刻的瞬时反应速率。
那么,这条浓度-时间曲线,不正可以看作一个特殊的“函数”图像吗?横坐标是时间,纵坐标是浓度,每一个时间点对应一个浓度值!
而这个“函数”的“导数”(即曲线的切线斜率),就是反应速率!
这样一来,很多关于反应速率的抽象描述,瞬间变得直观起来。
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