分子具有势能,怎么理解～?

发布网友 发布时间：2022-04-23 09:57

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热心网友 时间：2023-10-10 11:58

自然界中能量的形式很多，有机械能(动能和势能)、内能、电磁能、核能、化学能、生物能等各种不同形式的能量，各种形式的能量在一定的条件下可以相互转化.内能是日常生活中被广泛利用的一种能量，人们的衣食住行时刻都在利用内能，以及伴随着内能和其他形式能量之间的转化。很多学生在学习过程中对内能的理解不够，不能准确地判断物体内能的变化，因此，内能的概念是物理教学的一个难点。笔者结合自己的教学实践，谈一谈怎样理解物体的内能。

一、正确认识内能的概念

内能的概念是在分子动理论的基础上，通过学习动能、势能、热量、比热等知识之后提出的，教材中通过类比的方法来引入内能：运动的篮球具有动能，石块与地球之间有吸引力而具有势能，弹簧被压缩后相互有斥力而具有势能，物体内部分子做永不停息的无规则运动且存在着相互作用的引力和斥力，所以分子也具有相应的动能与势能。因此，教材中给出：“物体内部的所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。”严格地说，物体的内能是物体内部所有分子具有的各种形式能量的总和，即贮存在物体内部的能量。它包括分子做无规则运动的动能、分子间相互作用的势能、分子或原子内部的能量以及原子核内的能量等。在研究热学的问题中，分子(或原子)的结构并不改变，因而相应的能量(如分子或原子内及原子核的能量)不会改变，研究时主要讨论的是内能的改变而不是内能本身的绝对值。故分子或原子内及原子核的能量不计入内能之内并不影响我们对有关内能变化问题的讨论。所以通常说物体的内能指的是：组成物体的所有分子的无规则运动的动能与分子间相互作用的势能之和。因此要深刻地理解内能，首先在分子动理论的基础上认识内能的概念。

二、明确影响物体内能的因素

1.微观因素：分子的无规则运动和分子间的相互作用力

分子的无规则运动也叫做分子的热运动，分子在做无规则运动时，不仅有平动，而且有转动和振动等形式的运动，分子的运动速度越大，则分子的动能越大，分子运动速度的大小跟物体的宏观状态有关，一般情况下物体所处的状态不同，其分子的运动速度大小也不同，因而分子的动能也不相同。分子的动能具有一定的统计意义，其大小一般由物体的宏观状态参量求出，分子的动能是影响物体内能大小的主要因素。分子间既存在着相互作用的引力，也同时存在着相互作用的斥力。由于分子内部具有复杂的电结构，使得分子间的相互作用也显得相当复杂，分子间的相互作用力从本质上看，是一种电磁作用，并且是一种短程力，这种力在一定的有效距离内起作用，超过有效距离，作用力可忽略不计，斥力比引力随间距的增加而减少得更快，斥力的有效距离也比引力的小。分子的作用力随分子间距离的变化规律如图1所示。当两个孤立分子的距离为r0时，分子间实际表现出来的相互作用力为零；当它们的距离小于r0时，分子间的相互作用力(合力)呈斥力，并随间距的变小，斥力迅速增大；当它们之间的距离大于r0时，分子间呈引力，并随间距的变大，引力先变大后逐渐减小；当它们的距离r约大于10倍的r0后，分子间的相互作用可以忽略不计了，其中r0约为分子的直径，分子间距为r0的位置称为平衡位置。

由于分子间存在着相互作用的引力和斥力，因而分子间存在着势能，分子间势能随分子间距的变化规律如图2所示。分子间距离为r0时，分子势能具有最小值(负值)；当分子间距离小于r0时，分子间的相互作用力(合力)呈斥力而具有的势能随间距的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间的相互作用力(合力)因呈引力而具有的势能随间距的增大而增大；当分子间相互作用的势能为零时，其分子势能并非最小值。在物体状态不发生改变的情况下，分子的势能对内能的贡献并不大；当发生物态变化时，分子势能是影响内能变化的主要因素。

热心网友 时间：2023-10-10 11:58

分子具有动能是因为有温度,具有势能因为有体积,分子间有间隙,因此有了势能

热心网友 时间：2023-10-10 11:59

分子也有质量,所以在有重力的地方(万有引力)有重力势能
分子也处在永不停息的运动中,所以有分子动能

热心网友 时间：2023-10-10 11:59

分子势能是由分子间作用力决定的一种能量,与分子间距离有关,宏观上表现出与物体体积有关.
当分子间距离大于平衡距离时,分子力表现为引力,此时增大分子间距离,分子力作负功,分子势能增加;当分子间距离小于平衡距离时,分子力为斥力,此时减小距离,分子力还是做负功,分子势能增加;由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小,但不一定为零,因为分子势能是相对的.