分子势能

分子势能

(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能．

(2)分子势能的决定因素

①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；

②宏观上：决定于体积和状态．

第1页共1页

“分子势能与体积”之我见

气体的分子势能与体积 有的书明确地说,气体的体积增大时,分子势能增大;有的书又说不是这样.究竟如何? “气体的体积增大时,分子势能增大”的主要论据是:气体分子间距离较大,分子的相互作用是吸引力;体积增大,则分子间距离增大,吸引力做负功,则分子势能增大.但这个论据靠不住:在同一时刻,气体中有一些分子对之间的分子间力表现为吸引力q,也有少数分子对的分子间力表现为排斥力Q,由于Q往往远大于q,因此后者未必是次要因素. 实际上,在温度一定情况下,气体的体积较大幅度地增大时,分子势能略有增大、略有减小都是有可能的,取决于气体的种类和温度. 焦耳在1845年做了一个实验:气体跟外界几乎无热交换,自由膨胀(不对外做功)体积加倍的过程中,测出气体的温度几乎不变.这意味着,一定数量的气体的内能几乎只与温度有关,而与体积无关.这意味着,气体的分子势能几乎与体积无关. 焦耳和威廉·汤姆孙于1852年做了更精确的实验(李椿等《热学》163页,人民教育出版社1978年版),实验结果是,在气体的体积和压强的乘积PV与内能U这两者的和保持不变的某种膨胀过程中,气体的温度略有下降(比如降低1℃),或略有上升(比如上升1℃),依所用气体的种类和温度的不同而不同.我们来分析这个实验说明了什么.在观测到温度降低1℃的实验中,PV即使不按照克拉珀龙方程PV＝nRT而减小,也会略微减小,注意到(PV＋U)在实验中不变,可知U有所增大,这说明了存在“体积增大、温度降低,而内能增大”这种事实,从而说明了存在“气体体积增大时分子势能增大”这种事实.在观测到温度上升1℃的实验中,PV即使不按照克拉珀龙方程PV＝nRT而上升,也会略微上升,注意到(PV＋U)在实验中不变,可知U有所减小,这说明了存在“体积增大、温度上升,而内能减小”这种事实,从而说明了存在“气体体积增大时分子势能减小”这种事实. 总之,气体的体积发生较大的变化时,气体总分子势能只发生少许变化;气体总分子势能随体积的增大而略微增大或略微减小,都是可能的.

(完整word版)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）。

分子的动能和势能、内能习题(含答案)

分子的动能和势能习题（含答案） 1、两个分子之间的距离由r＜r0开始向外移动，直至相距无限远的过程中：分子力的大小变化的情况是先＿，后＿，再＿；分子力做功的情况是先做＿功，后做＿功；分子间的势能变化的情况是先＿，后＿。 2、一定质量的理想气体,在压强不变的条件下,体积增大,则( ). (A)气体分子的平均动能增大 (B)气体分子的平均动能减小 (C)气体分子的平均动能不变 (D)条件不够,无法判定气体分子平均动能的变化 3、下面的叙述正确的是( ). (A)分子之间既有引力作用,又有斥力作用 (B)当分子之间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小 (C)气体分子平均动能越大,其压强一定越大 (D)温度相同时,分子质量不同的两种气体,其分子平均动能一定相同 4、有一定质量的气体,其温度由T1升高到T2,在这过程中( ). (A)如果气体体积膨胀并因而对外界做功,则分子平均平动动能可能会减少 (B)如果气体体积保持不变则分子的平均平动动能可能不变 (C)只有当气体体积被压缩并因而外界对气体做功时,分子的平均平动动能才会增加 (D)不管气体的体积如何变化,分子的平均平动动能总是增加的 5、下列说法中正确的是( ). (A)分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 (B)物体内部分子的势能由物体的温度和体积决定 (C)物体的速度加大时,物体的内能加大 (D)物体的动能减小时,物体的温度可能增加 6、比较100°C时, 18g的水、18g的水蒸气和32g氧气可知( ). (A)分子数相同,分子的平均平动动能也相同 (B)分子数相同,内能也相同 (C)分子数相同,分子的平均平动动能不相同 (D)分子数不同,内能也不相同 7、一杯水和一杯钢珠,它们的质量、温度都相等,那么( ). (A)它们的内能一定相等 (B)它们的分子的平均动能一定相等 (C)它们的分子的平均速率一定相等 (D)把钢球置于水中,它们各自的内能一定不变 8、根据分子运动论,物质分子之间距离为r0时,分子所受的斥力和引力相等,以下关于分子势能的说法正确的是( ). (A)当分子距离为r0时,分子具有最大势能;距离增大或减小时,势能都变小 (B)当分子距离为r0时,分子具有最小势能;距离增大或减小时,势能都变大 (C)分子距离越大,分子势能越大;分子距离越小,分子势能越小 (D)分子距离越大,分子势能越小;分子距离越小,分子势能越大 9、封闭在一个容器中的气体,当其温度升高时( ). (A)每个气体分子的速率都增大 (B)气体的密度增大 (C)气体分子的平均动能增大

1.5双原子分子的势能曲线

1.5 双原子的势能曲线 （1.3.1）式是在Born-oppenbeimer 近似下双原子分子中电子的运动方程，其中)(R U 为势能面. 对双原子分子来说，势能面仅是核间距R 的函数，因此在双原子分子情形下，势能面简化为势能曲线. 氢分子是最简单的双原子分子，本节将以它为例讨论双原子分子势能曲线的一般特征. 1.5.1 Heitler-London 方法 以a 和b 分别标记两个氢原子，并同时分别标记它们的s 1轨道，1和2分别标记两个电子，如图1.3所示. 图1.3 氢分子的坐标 电子运动的Hamilton 算符为 R r r r r r H b b a a 11111121211221212221++----?-?-= （1.5.1） 定义 2111112a h r =-?- , 2222 112b h r =-?- （1.5.2） 则有 1221121111a b H h h r r r R =+- -++ （1.5.3） Schrodinger 方程为 ψ=ψE H （1.5.4） 1h 和2h 分别表示电子1和2各自单独在a 核和b 核的势场中运动，即它们分别是

两个孤立氢原子的Hamilton 量. 当用微扰法处理时，可将（1.5.3）式的后四项作为微扰. 当两个核相距无穷远时，由图1.3可以看出，（1.5.3）式可简化为 012H h h =+ （1.5.5） 这时，氢分子的Hamilton 量是两个氢原子的Hamilton 量的直接和，因此（1.5.5）式的解是两个氢原子波函数的直接积. 假定氢原子波函数取1s 轨道,暂时不考虑自旋，由于电子的不可分辨性，这样的直接积有两个，即 )2()1(b a (1.5.6) 和 )1()2(b a (1.5.7) 式中 ai r a e i s i a -==π1)(1)( , bi r b e i s i b -==π 1)(1)( （1.5.8） （1.5.6）和（1.5.7）式是简并的，称为交换简并，氢分子的零级近似波函数应该是二者的线性组合. 有两种组合方法，一种是对称组合，即将两式相加，另一种是反对称组合，即将两式相减. 进一步考虑自旋，电子为费米子，应满足Pauli 原理，即波函数对两个电子的交换是反对称的. 如果空间函数取作对称的，则自旋函数必须是反对称的，这样的反对称自旋函数只有一个，因此总波函数也只有一个，称为单重态，记作ψ1，即 )]1()2()2()1([21 )]1()2()2()1([1βαβα-+=ψb a b a N （1.5.9） 式中，N 为空间波函数的归一因子， )(i α和)(i β分别为电子i 的自旋波函数，)(i α仅在21=i s 处有值，其他处皆为0，而)(i β仅在2 1-=i s 处有值，i s 为i 电子的自旋值，并且有 ?=1)(2i ds i α， ?=1)(2i ds i β， ?=0)()(i ds i i βα （1.5.10） 如果空间函数是反对称的，则自旋函数必须是对称的. 对称的自旋函数可以有三个，它们共同构成一个三重态，用ψ3表示, 即

分子力和分子势能

分子力和分子势能（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。 分子势能是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。 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）。

分子间的相互作用力与分子势能-物理试题

分子间的相互作用力与分子势能-物理试题 分子间相互作用力与分子势能的学习，要理解并记住四句话和一个关系。这四句话: 〔1）分子间同时存在引力斥力；通常所说的分子力是指引力和斥力的合力。 （2）分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。 （3）分子间距离对斥力的影响比对引力的影响小,即距离增大（或减小）相同量，分子斥力减小（或增大）的量比引力大. （4）分子间距离的大小决定了分子力的性质。 即分子距离r＜r0，（r0=10-10 米），斥为大于引力，分子力表现为斥为力;r=r 0,斥力等 引力, 分子力为零;r>r 0斥力小于引力，分子力表现为引力。 以上四句话中注意以下两点:1、第（3）和第（4）句话有因 果关系(3）是因（4）是果．如图1所示，第（3）句话反映在该 图上，就为斥力f斥(r）图线比引力f引(r）图线陡。设在小于r0 范围内分子间距离从r1增大到r2由图可知相同距离变化引 起的引力和斥力变化量Δf引,Δf斥.有Δf斥＞Δf引.在此范围 内把Δf斥和Δf引合成．合力显然为斥力．同样若在大于r0处将 引力,斥力合成，合力显然为引力。 2.分子引力和斥力由图(1)知，它们随分子间距离变化

而 呈单调变化。但它们的合力分子力却不是隋分子间距离变化呈单调变化．在不同r处将f引f斥逐一合成，其合力F随r的变化如图1中虚线所示． 一个关系是： 分子力的功是分子势能变化的量度。分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增加，分子势能变化量就等于分子力所做的功量．利用以上结论我们来分析下列问题。两分子趋近到不能再趋近时，将它们间距离增大下列说法正确的是 （A）分子力增大，分子势能减小（B）分子问斥力减小，引力增大（C）分子势能先减小 后增大;(D ) 当分子间距离为r0时，分子力为零，故分子势能也为零． 分析与解：正确选项是c. 由题意可知分子间距离原来已达最小值d0，分子力为斥力.距离增大过程引力和斥力均减小，故B错。分子间距离由d0增大到ro 过程，分子力做正功，分子势能减小。当分子间距离从r0增大后，分子力为引力，随分子间距离增大，分子力做负功．分子势能又增大．可见ro 是分子力性质与分子势能增减的分界点，在ro 处分子力为零，但分子势减小到最小值，故A,B 均错。

分子反应动力学(势能面)的基本概念

搜索的内容：各种概念介绍 分子反应动力学：分为：宏观反应动力学(Macroscopic Kinetics) 微观反应动力学（Microscopic Kinetics）即为分子反应动力学（Molecular Reaction Dynamics）。 （不同定义表述） 1.在原子、分子的层次上研究化学反应微观动态和机理的一门科学，它所研究的基元反应和基元化学物理过程能够使人们了解化学反应的机理。 2.应用现代物理化学的先进分析方法，在原子、分子的层次上研究不同状态下和不同分子体系中单分子的基元化学反应的动态结构，反应过程和反应机理。（张爱丽） 3.分子反应动力学是现代物理与化学之间的一门边缘学科，是化学物理学科的一个重要分支。它深入到分子或原子层次来研究化学反应的微观动态和机理。 分子反应动力学的研究主要包括： 1）构建反应体系的势能面；2）计算该体系的微观动力学参量（如截面），这些参量是反应物的初态及产物终态的函数；3)通过积分截面得到宏观动力学参量（速率常数） 注： 基元反应:在反应中一步直接转化为产物的反应（又称简单反应）。基元反应本身是指没有中间产物，一步完成的反应。目前验证基元反应最科学的方法包括量子化学的模拟计算和以飞秒激光为代表的分子动力学手段。通过计算机模拟反应过程可以得到一个反应的模拟过程，数据时很好的预测手段。通过飞秒激光得到反应过程中各种物质的光谱变化，可以推断反应过程中到底什么物质或者是物质的什么状态发生反应，从而最终确定反应的过程。（张爱丽） 势能面的构建 势能面的意义： 基于电子运动和核运动可分离假定的势能面概念是现代化学物理学最重要的思想之一。 从动力学理论计算的角度来讲，势能面是最基本也是非常重要的一个因素，势能面的准确程度对动力学计算的结果有直接影响。势能面的形状反映出整个化学反应过程的全貌以及反应的始终态、中间体和过渡态的基本态势。在势能面上连接这些态的一条最容易实现的途径就是整个化学反应的路径。势能面上反应体系反应坐标的各种物理化学性质的变化，提供了反应历程的详尽信息。势能面提供了反应过程的舞台，它包含了整个反应过程的信息库。 获得正确的势能面是从理论上研究化学反应的首要任务。 势能面的构建理论： 目前势能面的来源主要有两种：一种是在从头算基础上的数值拟合，一种是利用半经验表达形式确定参数。第一种方法:原则上是可以精确描述化学反应。具体方法是：借助从头算得 到的一些分立几何构型点的能量，然后借助这些分立的能量点做势能面拟合。 非绝热效应:电子的非绝热过程普遍存在于光化学反应、激发态物种之间的碰撞、燃烧反应、异质溶解过程和电荷转移过程之中。目前除了对三原子体系的非绝热反应过程的研究之外，已经拓展到了四原子以及更多原子的反应体系。（张爱丽） 光化学反应:一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的化学反应。光化学反应是由物质的分子吸收光子后所引发的反应。分子吸收光子后，内部的电子发生能级跃迁，形成不稳定的激发态，然后进一步发生离解或其它反应。（张爱丽） 电子的绝热过程:B-O-A，又称为绝热近似（定核近似)——就是在研究分子时，将电子的运动

PuCn+(n=1,2,3)分子离子的势能函数与稳定性

第18卷第3期原子与分子物理学报Vol.18，(.3 )**1年+月,-./0102345/6738693:.,6/;:370,4765<-=1.,12>l.，)**1 文章编号：1***?*3@A（)**1）*3?*)AB?*A <>,n C（n D1，)，3）分子离子的势能函数与稳定性* 李权1，蒋刚)，朱正和) （1.四川师范大学化学系，成都@1**@@；).四川大学原子与分子物理所，成都@1**@E） 摘要：用密度泛函F37=<方法对<>,n C（n D1，)，3）分子离子进行了理论研究，结果表明：<>,C、<>,)C分子离 子能稳定存在，基态电子状态是X8ΣG（<>,C）和X BΣG（<>,)C），并导出了相应的几何性质、力学性质和光谱 数据。<>,3C（@Σ、8Σ）分子离子不能稳定存在。 关键词：<>,n C；分子离子；势能函数；稳定性；密度泛函理论（;89） 中图分类号：3E@1.1文献标识码：6 1引言 金属钚有活泼的化学性质，极易与- )、- ) 3（H）、 3)和,3等物质发生反应。<>3分子、<>-分子和<>,分子等是重要的钚化合物，<>3分子及分子离子的结构和势能函数，文献［1，)］有研究报道，文献［3］报道了<>-分子的势能函数与光谱数据，关于<>,分子离子的势能函数与稳定性还未见研究报道。研究<>,分子离子的稳定性对钚材料理论的研究和进一步研究提高钚表面的抗腐蚀能力有重要意义。 锕系元素化合物的核外电子数多，交换作用比较复杂，相对论效应不能忽视。用IJ KLKMKo研究锕系元素化合物时，在相对论有效原子实势（50,<）［A］近似下，用密度泛函理论（;89）可方便地处理电子相关问题，给出的结果合理可靠，与实验结果吻合较好［)，E N+］。 本文采用OI>PPKIL B8程序，在<>原子50,<（相对论有效原子实势，QRlIMKSKPMKT RUURTMKSR ToQR VoMRLMKIl）近似下，用F37=<（FRTWR三参数交换函数与7RR? =ILH?,n C（n D1，)，3）分子离子体系进行研究。 )<>,n C分子离子的电子状态 与离解极限 从头计算给出<>,C、<>,)C和<>,3C分子离子 的离解通道分别如下： <>,→ C<>C C, <>,→ )C<>)C C, <>,→ 3C<>)C C,C <>C和<>)C的基电子状态分别为：8F g和+F g，,和,C的基电子状态分别为：3P g和)P u。根据原子分子反应静力学原理［8］，<>C、<>)C、,和,C属于14 （n）群，<>,C、<>,)C和<>,3C属于C X v 群，14（n）群 的对称性高于C X v 群，当对称性降低形成分子离子 时，14（n）群的不可约表示可分解为C X v 群的不可 约表示的直和，通过直积和约化可得C X v 群的不可约表示，即所形成分子离子的可能电子状态。<>C （8F g）和,（3P g）分别分解为C X v群表示的直和为： 8F→ g 8ΣG⊕8∏⊕8Δ⊕8Φ 3P→ g 3ΣG⊕3∏ 两者直积并约化为 8F g= A S u D（8ΣG⊕8∏⊕8Δ⊕8Φ）=（3ΣG⊕3∏）D@，8，1*ΣG⊕@，8，1*ΣC（)）⊕@，8，1*∏（3）⊕…… 所以，<>,C分子离子的可能电子状态有：@ΣG、8ΣG、 *收稿日期：)***?11?1A 基金项目：国家自然科学基金资助（批准号1BB+A*)@）和四川省教育厅青年基金（川教计［)***］)@号）作者简介：李权（1B@@G），男，副教授，主要从事分子势能函数与分子反应动力学研究。

分子间作用力的种类和作用

分子间作用力的种类 分子间作用力按其实质来说是一种电性的吸引力，因此考察分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。分子间作用力可以分为以下三种力。 （1）取向力 取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。 （2）诱导力 在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。 在极性分子和非极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响，使非极性分子电子云变形（即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极），结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱导偶权和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导力。 同样，在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。其结果使分子的偶极矩增大，既具有取向力又具有诱导力。在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。 （3）色散力 非极性分子之间也有相互作用。粗略来看，非极性分子不具有偶极，它们之间似乎不会产生引力，然而事实上却非如此。例如，某些由非极性分子组成的物质，如苯在室温下是液体，碘、萘是固体；又如在低温下，222H O N 、、和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。当非极性分子相互接近时，由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，也即正、负电荷重心发生了瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。虽然，瞬时偶极存在时间极短，但上述情况在不断重复着，使得分子间始终存在着引力，这种力可从量子力学理论计算出来，而其计算公式与光色散公式相似，因此，把这种力叫做色散力。 总结以上所述，分子间作用力的来源是取向力、诱导力和色散力。一般说来，极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色激力都存在；极性分子与非极性分子之间，则存在诱导力和色散力；非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小，决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大，取向力的作用越重要；变形性越大，色散力就越重要；诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说，色散力是主要的。分子间作用力的大小可从作用能反映出来。表1—1列出了某些分子的三种分子间的作用能的大小。 表 一些分子的分子间作用能的分配

分子力和分子势能

分子力和分子势能（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r r o 时（r 。的数量级为10 10m ，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 o 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 o 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 10 9m 时，分子力已非常微弱，通常可忽略不计 分子势能是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。 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 。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 。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）。 合力團 分力图 O 恳 Sil t * * 牝J% 石f 分子间距 引力与斥力的 关系 为子力 r=E F ；=F ； i 平衡位蚩 斥力 CD 引力 r>10 rc 忽略不计 忽略不计

8年高考热学试题分类训练(2)、(3)：分子间作用力、图象及分子势能

八年高考热学试题分类训练【2002－2009】 （2）阿伏加德罗常数的估算 8．（04河南）若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式： ①A V N =m ρ ②A =N μρ? ③A m =N μ ④A V =N ? 其中 A ．①和②都正确 B ．①和③都正确 C ．②和④都正确 D ．①和④都正确 9．（06江苏）从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量 A ．氧气的密度和阿伏加德罗常数 B ．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数 C ．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D ．氧气分子的体积和氧气分子的质量 10．（05江苏）某气体的摩尔质量为M ，摩尔体积为V ，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为 A ．N A =V /V 0 B ．N A =ρV /m C ．N A =M /m D ．N A =M /ρV 0 11．（08北京）假如全世界60亿人同时数1 g 水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数N A 取6×1023 mol -1 ) A ．10年 B ．1千年 C ．10万年 D ．1千万年 （3）分子间作用力、图象及分子势能 12．（02广东）分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法正确的是 A ．固体分子间的吸引力总是大于排斥力 B ．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力 C ．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小 D ．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小 13．（03广东）相距很远的两个分子，以一定的初速度相向运动，直到距离最小．在这个过程中，两分子间的分子的势能 A ．一直增大 B ．一直减小 C ．先增大后减小 D ．先减小后增大 14．（03江苏）如图，甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F >0为斥力，F <0为引力，a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a 处静止释放，则

分子势能专题复习

分子势能专题复习 一、单选题 1．关于分子动理论，下列说法正确的是 A. 布朗运动就是液体或气体分子的无规则运动 B. 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快 C. 若两分子间的距离增大，则两分子间的作用力也一定增大 D. 若两分子间的作用力表现为斥力，增大分子间的距离，则分子势能增大 【答案】B 【解析】A、布朗运动是固体小颗粒的运动，是分子热运动的反映，但不是分子热运动，故A错误。B、温度越高，分子热运动越剧烈，扩散进行得越快，故B正确。C、分子间距增大，分子间引力和斥力都减小，但斥力减小的更快，分力力先为斥力逐渐减小，后为引力先增大后减小，故C错误。D、分子力为斥力时，随分子间距增大，分子斥力做正功，根据功能关系得分子势能减小，故D错误。故选B。 【点睛】此题考查了学生对分子动理论的三大主要内容的理解和掌握情况，综合性较强． 2．根据分子动理论，物体分子同距离为等于10-10 m，此时分子所受引力和斥力大小相等，以下说法正确的是 A. 当分子间距离等于时，分子具有最大势能，距离增大或减小时势能都变小 B. 当分子间距离等于时，分子具有最小势能，距离增大或减小时势能都变大 C. 分子距离越大，分子势能越大，分子距离越小，分子势能越小 D. 分子距离越大，分子势能越小，分子距离越小，分子势能越大 【答案】B 【解析】r＞r0，分子力表现为引力，r＜r0，分子力表现为斥力，当r从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，当r减小到r0继续减小，分子力做负功，分子势能增加，所以在r0处有最小势能。分子间距离从r0增大或减小时势能都变大。故B正确，ACD错误。故选B。 点睛：解决本题的关键掌握分子力的特点：r＞r0，分子力表现为引力，r＜r0，分子力表现为斥力．以及分子力做功与分子势能的关系：分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增加． 3．下列说法中正确的是（） A. 悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显 B. 分子间的距离r增大，分子势能必增大 C. 水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现 D. 在液体表面任意一条线的两侧，相互之间的作用力是斥力，它的作用效果是使液体表面绷紧 【答案】C 【解析】 悬浮颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显，颗粒越大越容易受力平衡，A错误；若分子间距在平衡位置以内，增大分子间距，斥力做正功，分子势能减小，B错误；水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现，C正确；在液体表面任意一条线的两侧，相互之间的作用力是引力，它的作用效果是使液体表面绷紧，D错误；故选C. 4．分子间作用力随分子间距离的关系如图所示，下列说法正确的是（） A. 分子间的作用力做负功，分子势能增大 B. 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C. 随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力的合力一定减小 D. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 【答案】A 【解析】ABD、两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子力随着分子间距的增大而减小，分子间的作用力做负功，分子势能也随着分子间距的增大而增大；当分子间距小于r0，分子力表现为斥力，随着分子间距的减小而增大，分子间的作用力做负功，分子势能也随着分子间距的减小而增大，故BD错误，A正确； C、分子之间的距离大于r0，，随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力的合力先增大后减小，当分子间距小于r0，随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力的合力减小，故C错误； 故选A。 二、多选题 5．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间作用力与距离关系的函数图象如图，现把乙分子从r3处由静止释放，则（） A. 乙分子从r3到r1一直加速 B. 乙分子从r3到r2加速，从r2到r1减速 C. 乙分子从r3到r1过程中，其加速度先变大后变小。 D. 乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子势能一直减小 【答案】ACD 【解析】在r＞r1时，分子力表现为引力，当r＜r1时，分子力表现为斥力，故从r3到r1做加速运动，故A正确，B错误。乙分子从r3到r1的过程中，分子力先增大后减小，故加速度先增大后减小，故C正确。从r3到r1，分子力一直做正功，分子势能一直减小，故D正确。故选ACD。 点睛：理解分子力变化规律，理解分子力做功与分子势能变化的关系是解决本题的关键；注意平衡位置r1是分子力性质变化的分界点． 6．将分子a固定在x轴上的O点，另一分子b由无穷远处只在分子间作用力作用下沿x轴的负方向运动，其分子势能随两分子的空间关系的变化规律如图所示。则下列说法正确的是。 A. 分子b在x =x2处时的分子势能最大 B. 分子b由x =x2处向x =x1处运动的过程中分子势能减小 C. 分子b在x =x2处受到的分子力为零 D. 分子b由无穷远处向x =x2处运动的过程中，分子b的加速度先增大后减小 【答案】CD 【解析】由图像可知，分子b在x =x2处时的分子势能最小，选项A错误；分子b由x =x2处向x =x1处运动的过程中分子势能增加，选项B错误；分子力做功等于分子势能的变化，即E P=W=fx，则图像的切线的斜率反映分子力的大小，分子b在x=x2处E P-x图像的斜率为零，则受到的分子力为零，选项C正确；分子b由无穷远处向x =x2处运动的过程中，分子b受到的分子力先增加后减小，则分子b的加速度先增大后减小，选项D正确；故选CD. 点睛：此题关键是理解势能变化图线，知道分子力做功与分子势能变化的关系，知道E P-x图像的斜率反映分子力的大小. 7．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是A. 分子力先增大，后一直减小 B. 分子力先做正功，后做负功 C. 分子动能先增大，后减小 D. 分子势能先增大，后减小 【答案】BC 【解析】A：当两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近，在此过程中，分子力先是引力且先增大后减小，之后为分子斥力，一直增大。故A项错误。 BCD ：当两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近，在此过程中，分子引力先

高中物理选修3-3分子动理论、分子力、分子势能和内能、液体固体、气缸模型

［必备知能］ 1. 分子大小 ⑴阿伏加德罗常数：N A=x 1023 mol 一1。 (2) 分子体积：V o=眷(占有空间的体积)。 N A ,,十二M lnoi (3) 分子质量：m= 。 (4) 油膜法估测分子的直径： d = V。 2?分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动 (1) 扩散现象特点：温度越高，扩散越快。 (2) 布朗运动特点：液体内固体微粒做永不停息、无规则的运动，微粒越小、温度越高, 运动越剧烈。 ［演练冲关］ 1. 易错辨析(正确的打“V”号，错误的打“X”号) (1) 布朗运动是液体分子的无规则运动() (2) 布朗运动并不是液体分子的运动，但它说明分子永不停息地做无规则运动() (3) 液体温度越高，固体微粒越小，布朗运动会越激烈() (4) 布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的无规则性() (5) 悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显() (6) 悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡() (7) 布朗运动是由于液体各部分温度不同引起的() (8) 在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动() (9) 布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动() (10) 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动 的无规则性() (11) 悬浮在空气中做布朗运动的微粒，气温越高，运动越剧烈() (12) 扩散现象就是布朗运动() (13) 扩散现象与布朗运动都与温度有关() (14) 扩散现象不仅能发生在气体和液体中，固体中也可以发生() (15) “酒香不怕巷子深”与分子热运动有关() (16) 只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数() (18)已知某气体的摩尔体积V,再知道阿伏加德罗常数N,就可以求出一个气体分子的

分子间作用力和氢键

分子间作用力和氢键 一、分子间作用力 NH3、Cl2、CO2等气体，在降低温度、增大压强时，能凝结成液态或固态。在这个过程中，气体分子间的距离不断缩短，最后由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列的固态。这说明物质的分子之间必定存在着某种作用力，能把它们的分子聚集在一起。这种作用力叫做分子间作用力，又称范德华力。 我们知道，化学键是原子结合成分子时，相邻原子间强烈的相互作用，而分子间作用力与化学键比起来要弱得多。分子间作用力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。 分子间作用力的大小，对物质的熔点、沸点、溶解度等有影响。对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。例如，卤素单质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，它们的熔点、沸点也相应升高(见图1-8)，四卤化碳也有类似的情形(见图1-9)。

二、氢键 前面已介绍过某些结构相似的物质随着相对分子质量的增大分子间作用力增大，以及它们的熔点和沸点也随着升高的事实。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变与以上事实不完全符合。让我们来看一下图 1-10。从图上可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的下降趋势应该在-90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线下降趋势应该在-70℃以下，而实际上是100℃。 为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？这是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下才能汽化。经科学研究证明，上述物质的分子之间存在着的这种相互作用，叫做氢键。 氢键是怎样形成的呢？现在以HF为例来说明。在HF分子中，由于F 原子吸引电子的能力很强，H——F键的极性很强，共用电子对强烈地偏

高中物理-分子势能

分子势能 分子势能的概念 分子势能概念：分子势能是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一种势能。 微观领域，我们高中物理研究的分子势能仅仅局限在两个分子间势能问题上。分子势能与分子间距离关系，是高考物理的常考点。 分子势能与内能 分子势能是内能的重要组成部分。我们先来复习内能的定义： 内能是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和。 物体的内能，并不包括这个物体宏观机械运动时的动能、重力势能、弹性势能等。 分子势能与分子力做功 分子势能是势能中的一种，与重力做功与重力势能变化关系类似，也满足分子力做功与分子势能变化的关系。 简单来说，就是分子力做正功，分子势能减小；反之增加。 下面，笔者来进一步从分子力做功，的角度分析分子势能的变化情况。请同学们借助下方图像理解。 （1）当分子间的距离小于r0时，随着分子间距离的减小，表现的是斥力，此过程分子力做负功，分子势能增大；

（2）当分子间的距离大于r0时，随着分子间距离的增大，表现的是引力，此过程分子力做负功，分子势能也增大； （3）当分子间的距离等于r0时，分子的势能最小。这一条，请同学们借助上面两条来理解。分子势能与分子间距离关系 对两个分子而言，其分子势能满足下图曲线（规定无穷远处势能为零势能面）： 上式中的r0是分子斥力与引力相等的那一点，或者说这一点两个分子之间斥力、引力的合力为零。 图像所描述的变化关系，与上述分子力做功与分子势能变化关系的分析是一致的。 注意：这张图与分子间距离与分子力关系图相似，却有很大的不同，同学们借助下图来对照理解。 同学们可以借助高中物理选修3-3教材中的弹簧模型来对比理解。 分子势能Ep大小取决于物体的体积和状态。要注意不能简单地理解分子势能与物体的体积存在正比或反比的关系。

人教版高中物理选修性必修第三册教案： 1.4分子动能和分子势能_教案

分子动能和分子势能 【教学目标】 1．知道分子的动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标准。 2．知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。 3．知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。 【教学重难点】 掌握三个概念（分子动能、分子势能、物体内能）。 【教学过程】 一、复习导入 1．分子动理论 （1）物体是有大量分子组成。 （2）分子在做永不停息的无规则热运动。 （3）分子间存在着相互作用的引力和斥力。 2．气体压强的微观解释 气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。 我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。 二、新课教学 （一）分子动能 物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能，需要将所有分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。 1．分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。 2．平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。 实验：扩散快慢与温度的关系

结论：扩散的快慢受温度影响。温度越高，分子运动越快。 布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。 依照分子动理论，这说明温度升高后，分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是，温度不是直接等于分子的平均动能。 另一方面，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。 我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。 3．温度： （1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度。 （2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大。 需要注意： 1．同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同。但由于不同物质的分子质量不一定相同。所以分子热运动的平均速率也不一定相同。 2．温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。 例题1：有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（ C ） A．甲气体温度一定高于乙气体的温度 B．甲气体温度一定低于乙气体的温度 C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度 D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快 （二）分子势能 回顾我们学习的势能： 地面上的物体，由于与地球相互作用：重力势能