固体或液体体积与分子势能的关系

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第9期中学物理教学参考Vo1．34NO．92005年9月PhysicsTeachinginMiddleSchoolsSep．2005固体或液体体积与分子势能的关系邓中良(安徽省太和一中236600)物质处于液态或固态时的分子势能是高中热学内子势能减小，分子动能增加；当r—r0时分子力为零，容中的重点和难点，其大小不仅与温度和分子总数有分子势能最低，分子动关，还与分子间的平均距离及组成物质的分子之间的能最大；此后分子间距结构有关．有人认为物体受热时体积增大，分子间的平离继续减小

2、；当r

3、考：动能为零；此后分子又在强大斥力作用下返回，分子势一固体(或液体)的热胀冷缩及其与分子势能变能减小，分子动能增加；当r—r0时，分子势能又回到、化的关系最低，分子动能最大．当分子回复到r—的位置(即一般固体(或液体)都有热胀冷缩的性质．现以双E线与E线右边交点对应的r值)时t又有E原子分子系统为例，对固体(或液体)的热I}长冷缩现象E，此时分子动能又全部转变为分子势能．然后分子及其与分子势能变化的关系分析如下：在吲体(或液又被拉回去，如此分子便在n和rz之间做往复振动．体)中，由于分子在平衡位置r—ro附近处的动能小于此时分子之

4、间的平均距离r(rl+r2)／2．当温度升高势能的绝对值，所以分子不能自由移动而只能在平衡时，系统从外界吸收能量，分子系统的总能量增加，En位置附近做微小振动．分子的动能和势能的总量E线上移至E，分子之间的平均距离为r(rl+为负值，其图线在r轴下方(与r轴平行)，如图1所r：)／2．由于势能曲线不对称，使得r>r．即分子间的示．取某一分子为参考系，并取其所在位置为坐标原点平均距离增大，所以物体温度升高时，体积膨胀；反之．0，假设另一分子从位置r=r(>ro)处由静止开始当物体温度降低时，分子间的平均距离减小，体积收向该分子靠近(

5、开始运动时分子动能为零，E=E)，缩．这就是固体和液体的热胀冷缩．实际上，由于物质由于分子力为引力，分子间作用力做正功，使系统分是由大量分子组成的，分子间动能和势能的转化远比某种研究项目．3杨振宁．美和理论物理学[J]．自然辩证法通讯，长期对前沿物理教学的相对忽略，导致了科学教1988，(1)：1～7育的“片断化”．物理教育成了物理“断代史”的教育，使4徐学福．论面向真实科学[J]．教育研究，2002，(9)：学生只知物理学的昨天，不知物理学的今天．不见物理75～79学的明天．物理学前沿作为物理学中最有活力的部分，5德赖·莫泽克著

6、，盂祥林等译．论科学[M]．武汉：将其渗透于教学中，不仅是需要的，而且是必需的，它武汉大学出版社，1997．59有利于学生的发展，也有利于教师的发展．这也反映了6刘大椿．科学哲学[M]．北京：人民出版社，1998．28新课程改革的理念．7赵幕熹．教育科研方法[M]．北京：北京教育出版参考文献社，1991．441张华，石伟平，马庆发．课程流派研究[M]．济南：8John．Horgan著，孙雍君等译．科学的终结[M]．呼山东教育出版社，2000．116和浩特：远方出版社，1997．89～1312欧力同．哈贝马斯的“批判理论”[M]．重

7、庆：重庆出9李政道．水·鱼·鱼市场，见李政道文录[M]．杭版社，1997．99州：浙江文艺出版社，1999．74～90·6·维普资讯http://www.cqvip.com上述过程复杂得多，但在任一时刻．任意两个分子间动能和势能相互转化程度的概率是确定的．所以．当物体一的物态、温度、体积一定时，所有分子间势能的总和就有确定的值，此即为物体的总的分子势能．当物体温度HH器升高时，分子动能为零时的分子势能(此时F一E)~-vtI-I／,,1．cliI，比原来温度低时增加了，由于任意两个分子间动能和、—一势能相互转化程度的概率确定．物体

8、内所有分子处于A，酞H川，H^／／从势能为零到最大值之间任一状态的概率分布是确定的，故总的分子势能必然增加；反之，当物体温度降低图5图6时，分子势能也随之减小．由此可知：当固体和液体受一般情况下，水中既存在大量单个水分子(H!())，～热时膨胀，分