老师
同学们大家好,这节课我们将首先完成分子动理论的复习,然后再将视线转向物体内部的能量,也就是内能。上一节课,我们通过四个问题回顾了分子大小的数量级 Alpha 加多了场数的桥梁作用、扩散现象和布朗运动的解释,以及气体分子速率分布的统计规律,并由此深入理解了分子动理论的两个主要观点,物质由大量分子组成,分子永不停息地做无规则运动。这节课我们再来回顾一下第3个观点,分子之间存在相互作用力。有许多现象都可以间接表明,看不见的分子之间确实存在力的作用。比如接触面刮得极为光滑的铅块能够吸引在一起,说明分子间存在引力,但根据经验也知道铅块很难被压缩,说明分子间存在翅力。比较特别的是,分子间同时存在着引力和斥力,表现出的相互作用力其实是两者的合力。有兴趣的同学可以深入研究一下这里的引力和炽力究竟是如何产生的。
老师
我们目前需要知道的是,无论是引力还是炽力,都随距离增大而减小,合成起来的分子间相互作用力随距离的变化就比较复杂了。如图上实现所示,在分子间距离约等于分子大小数量级,也就是 10 的 - 10 次方米的时候,合力为0,小于这个值,合力表现为赤力,大于这个值表现为引力。而当距离超过 10 倍分子大小时,分子力几乎可以忽略不计。这也很好理解,如果不是这样,那世界上的一切物体怕是都要粘在一起了。分子间作用力与距离的关系也可以用来解释一些常见的生活现象,比如为什么气体容易被压缩,但液体就很难。请同学们用 30 秒的时间思考一下。
老师
好,同学们想好了吗?这个现象的解释必然与分子间相互作用力有关。还记不记得上节课的估算,我们估算了气体分子间距大约为 10 的 - 9 次方米,而液体分子大约为 10 的 - 10 次方米。根据分子力与距离的关系,气体分子之间的力几乎可以忽略不计,并且压缩后距离的减小首先表现出的也是引力,因此气体容易被压缩。而当液体分子间的距离减小时,分子间作用力为翅力,因此很难压缩。虽然这是一个非常粗略的分析,但也可以看出分子动理论确实能够解释一些实际现象。
老师
到这里,我们就完整的回顾了分子动理论的内容和其中的重点。那么这个理论真的有效吗?它与宏观热学规律之间是否相容?现在我们首先转向研究物理规律的另一个视角。能量。历史上内能概念的提出对建立能量守恒定律具有重要的意义。什么是内能?顾名思义,指的是组成物质的分子所具有的能量,它藏在物体的内部。从分查看隐藏内容