分子力、分子动能、分子势能、内能(初中物理拓展)

分子力、分子动能、分子势能、内能（初中物理拓展）

分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。

分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关：

①当分子间的距离0r r =时（10010-的数量级为r m ，与分子直径相当），分子间的引力和斥力相等，分子间作用力为零。

②当分子间距离从r 0增大时，斥力和引力都在减小，但斥力减小得快，分子间作用力表现为引力。 ③当分子间距离从r 0减小时，斥力和引力都在增大，但斥力增大得快，分子间作用力表现为斥力。 ④当分子间距离超过它们直径10倍以上，即r >-109m 时，分子力已非常微弱，通常可忽略不计。

分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的能，叫做分子势能。

两个分子因它们的相对位置发生变化引发分子力做功，分子势能相应变化。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加。 分子势能是内能的重要组成部分。

分子势能，和重力势能类似，具有相对性，参考面不同时，就会存在正负的问题。假设两个分子距离无穷远（超过10倍r 0）时的分子势能为零：

①当两个分子的距离在r 0时，即分子力达到平衡时，两个分子的势能最小且为负值（因为分子间的距离从无穷远逐渐靠近到r 0的过程中，分子引力做正功，分子势能从零开始减小，到达r 0时分子势能最小且为负值）。

②当两个分子的距离从r 0开始减小时，由于要克服分子斥力做功，分子势能增大，而且可以由负值增大到零并变成正值，并增大到无穷大。

③当两个分子的距离从r 0开始增大时，由于要克服分子引力做功，分子势能增大，但增大到零为止（因为当分子间的距离增大到无穷远时，一般认为分子之间的作用力等于零了，分子势能也就等于零）。

一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫做分子热运动。

构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

*

*

*

（仅适用于弹簧）

*

对于两个不同的物体（即质量不同、材料不同），内能取决于四个因素：

①质量：当物体的材料、温度、体积相同时，物体质量越大内能越大。

②材料（即物质种类）：当质量、温度、体积相同时，物体材料不同内能可能不同。

③温度：当物体的质量、材料、体积相同时，物体温度越高内能越大。

④体积：当物体的质量、材料、温度相同时，物体体积不同内能可能不同。

举例：

①1kg的50°C的水的内能比1kg的30°C的水的内能大。

②2kg的50°C的水的内能比1kg的50°C的水的内能大。

③1kg的0°C的水的内能和1kg的0°C的冰的内能不同。

从晶体凝固放热现象可知，1kg的0°C的水的内能比1kg的0°C的冰的内能大。

④1kg的50°C的水的内能和1kg的50°C的酒精的内能不同。

改变物体内能的方式：

①热传递：实质是内能从高温物体传到低温物体，或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。【能量转移】

②做功：实质是机械能通过做功转化为内能的过程。【能量转化】

热传递和做功两种方式在改变物体内能上具有等效性。

物体吸收了热量，且物体没有对外做功，内能一定增加。物体放出了热量，且外力没有对物体做功，内能一定减小。

外力对物体做了功，且物体没有放热，内能一定增加。★物体对外做了功，且物体没有吸热，内能一定减小。★

物体内能增加，不一定是物体吸收了热量。

物体内能减小，不一定是物体放出了热量。

物体内能增加，不一定是外力对物体做了功。

物体内能减小，不一定是物体对外做了功。

---------------------------------------------------------

物体温度升高，内能一定增加。

物体温度降低，内能一定减小。

0°C的冰变成0°C的水，内能一定增加。

0°C的水变成0°C的冰，内能一定减小。

物体内能增加，温度不一定升高。

物体内能减小，温度不一定降低。

物体内能增加，体积不一定改变。

物体内能减小，体积不一定改变。