最后更新: 2024-01-09 08:08 查看: 436 次反馈刷题

分子动能和分子势能

## 分子动能

分子不停地做无规则运动, 那么, 像一切运动着的物体一样, 做热运动的分子也具有动能, 这就是分子动能。物体中分子热运动的速率大小不一, 所以各个分子的动能也有大有小, 而且在不断改变。在热现象的研究中, 我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质,因而, 这里重要的不是系统中某个分子的动能大小, 而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。

温度升高时, 分子的热运动加剧, 温度越高, 分子热运动的平均动能越大。温度越低, 分子热运动的平均动能越小。因此可以得出结论: 物体温度升高时, 分子热运动的平均动能增加。这样, 分子动理论使我们懂得了温度的微观含义。

## 分子势能

分子间存在着相互作用力, 可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关, 分子组成的系统具有分子势能。

如图 1.4-1, 设两个分子相距无穷远 ${ }^1$, 我们可以规定它们的分子势能为 0 。让一个分子 $\mathrm{A}$ 不动, 另一个分子 $\mathrm{B}$ 从无穷远处逐渐靠近 $\mathrm{A}$ 。在这个过程中, 分子间的作用力 (图 1.4-2 甲) 做功, 分子势能的大小发生改变。
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当分子 $\mathrm{B}$ 向分子 $\mathrm{A}$ 靠近, 分子间距离 $r$ 大于 $r_0$ 时, 分子间的作用力表现为引力, 力的方向与分子的位移方向相同,分子间的作用力做正功, 分子势能减小。

当分子间距离 $r$ 减小到 $r_0$ 时, 分子间的作用力为 0 , 分子势能减到最小。

越过平衡位置 $r_0$ 后, 分子 $\mathrm{B}$ 继续向分子 $\mathrm{A}$ 靠近, 分子间的作用力表现为斥力, 力的方向与分子的位移方向相反,分子间的作用力做负功，分子势能增大。
可见，分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。
由以上分析可知, 如果选定分子间距离 $r$ 为无穷远时的分子势能 $E_{\mathrm{p}}$ 为 0 , 则分子势能 $E_{\mathrm{p}}$ 随分子间距离 $r$ 变化的情况如图 1.4-2乙所示。分子势能 $E_{\mathrm{p}}$ 随分子间距离 $r$ 的变化有最小值, 即当 $r=r_0$ 时, 分子势能最小。

物体的体积变化时, 分子间距离将发生变化, 因而分子势能随之改变。可见, 分子势能与物体的体积有关。
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## 物体的内能

物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和, 叫作物体的内能 (internal energy)。任何物体都具有内能。

分子热运动的平均动能与温度有关, 分子势能与物体的体积有关。一般说来, 物体的温度和体积变化时它的内能都会随之改变。

刷题

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