分子力_分子势能与分子间距的关系
物理精萃
少年文摘报高二/2003年/10月/10日/第006版/
分子力、分子势能与分子间距的关系
湖北尚红年
在5分子运动论6中,分子力、分子势能与分子间距的关系,比较抽象,难以理解,本文从两个方面对此加以对比说明:
一、对于分子力F与分子间距r的关系
当r
当r>r0时,随着分子间距的增加,引力、斥力同时减小,斥力比引力减小得更快,所以分子对外表现为引力.
规定斥力方向为正方向后,可以用图1来表示分子力与距离的关系
.
大分子间距,则需克服分子引力做功,分子势能要增加.
分子动能和分子势能在一定的条件下可以相互转化,且在转化过程中能量守恒.通常情况下,取无穷远处分子动能和分子势能都为零,当一个分子从无限远处向另一个分子靠近时,在r>r0时,分子引力做正功,分子动能不断增加,分子势能不断减小,所以在此过程中,分子势能为负值.且当r=r0时,分子动能最大,分子势能有负的最小值.之后,克服分子斥力做功,分子做减速运动,分子动能减少,分子势能增加,先逐渐达到零,再逐渐大于零,直到分子速度减为零,分子不能再靠近为止.然后在分子斥力作用下又被排开.
借助分子力、分子势能与分子间距的关系图象,可以更直观地对它们的关系进行分析.如
结论:不论初始状态如何,随着分子间距的增大,分子间的引力、斥力同时减小,只不过两者随间距增加时减小的快慢程度不同.
二、分子势能与分子间距的关系
由于分子间存在相互作用的引力和斥力,所以要改变分子间的距离,就要克服分子间的作用力做功.因此,分子间存在由它们的相对位置决定的能量)))分子势能.
教材中介绍说,/分子势能与分子间距有关,所以,当体积变化时,分子势能要发生变化0.至于如何变化,则没有作详细说明.下面从功能转化的角度,来进行分析.
当r
三、举例
例1.两个分子甲、乙相距较远(此时它们之间的分子力可忽略),设甲固定不动。乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近的整个过程中:
A.分子力总是对乙做正功;B.乙总是克服分子力做负功:
C.先是乙克服分子力做功,然后是分子力对乙做正功;
D.先是分子力对乙做正功,然后乙克服分子力做功.
分析与解答:借助分子力与分子间距的关图2所示.
系图线,可以很直观地看出:当r>r0时,分子力对外表现为引力,力的方向与运动方向一致,所以分子力对乙做正功;当r
例2.有人说,物体的体积增大,它的分子势能一定改变.试分析其正误.
分析与解答:此话不正确.如图2,从分子势能与分子间距关系图线可以看出,当分子间距从r1增大到r2的过程中,物体体积发生了变化,而两处对应的分子势能却相等.所以,谈分子势能与分子间距的关系时,必须分r>r0和r