【題】靠近地面的物體所施加的重力為G，由于重力所做的功具有與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，所以存在重力勢(shì)能。 重力勢(shì)能由地球和物體的相對(duì)位置決定。 分子間力所做的功是否也具有這個(gè)特性呢？
1.分子動(dòng)能
分子不斷地進(jìn)行不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，因此，與所有運(yùn)動(dòng)的物體一樣，進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，即分子動(dòng)能。 物體中分子的熱運(yùn)動(dòng)速率不同，因此每個(gè)分子的動(dòng)能也不同，并且是不斷變化的。 在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)注的是構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的大量分子的熱特性。 因此，這里重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能，而是所有分子的平均動(dòng)能。 這個(gè)平均值稱為分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。
當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇。 溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。 溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小。 因此，可以得出結(jié)論，當(dāng)物體溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。 這樣，分子動(dòng)力學(xué)理論使我們能夠理解溫度的微觀意義。
分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度成正比。
2. 分子勢(shì)能
分子勢(shì)能是分子間相互作用產(chǎn)生的能量。
分子間存在相互作用力，可以證明分子間相互作用所做的功與路徑無(wú)關(guān)，由分子組成的系統(tǒng)具有分子勢(shì)能。
如圖所示，假設(shè)兩個(gè)分子相距無(wú)限遠(yuǎn)。 【兩個(gè)分子之間的無(wú)限距離是指它們之間幾乎沒有相互作用時(shí)的距離。 】我們可以規(guī)定它們的分子勢(shì)能為0。讓一個(gè)分子A保持靜止，另一個(gè)分子B從無(wú)窮遠(yuǎn)逐漸接近A。 在這個(gè)過程中，分子間的力（圖A）確實(shí)起作用，分子的勢(shì)能發(fā)生變化。
當(dāng)分子B接近分子A且分子間距離r大于r?時(shí)，分子間的力表現(xiàn)為重力。 力的方向與分子的位移方向相同。 分子間的力做正功，分子的勢(shì)能減小。
分子間力和分子勢(shì)能
當(dāng)分子間距離r減小到r?時(shí)，分子間力為0，分子勢(shì)能最小。
越過平衡位置r?后，分子B繼續(xù)接近分子A。分子之間的力表現(xiàn)為排斥力。 力的方向與分子的位移方向相反。 分子間的力做負(fù)功，分子的勢(shì)能增加。
可見分子熱運(yùn)動(dòng)，分子勢(shì)能的大小是由分子間的相對(duì)位置決定的。
從上面的分析可以看出分子熱運(yùn)動(dòng)，如果選擇分子間距離r為無(wú)窮大時(shí)，分子勢(shì)能Ep為0，則分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r的變化如圖B所示。能量Ep隨著分子間距離r的變化而具有最小值，即當(dāng)r=r?時(shí)，分子勢(shì)能最小。
當(dāng)物體的體積發(fā)生變化時(shí)，分子間的距離會(huì)發(fā)生變化，因此分子的勢(shì)能也會(huì)發(fā)生變化。 可見，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。
以下是一些常見的結(jié)論。
1、分子距離處于分子勢(shì)能最小的平衡距離；
2、當(dāng)分子距離大于平衡距離和小于平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能會(huì)增大；
3、當(dāng)分子距離小于平衡距離時(shí)，斥力大于重力，分子勢(shì)能表現(xiàn)為斥力，在零距離處最大值；
4、當(dāng)分子距離大于平衡距離時(shí)，引力大于斥力，分子勢(shì)能表現(xiàn)為引力，無(wú)窮遠(yuǎn)為0；
5、無(wú)限遠(yuǎn)距離處，分子間的引力和斥力為零，引力引起的勢(shì)能最大；
6、當(dāng)分子距離無(wú)窮大時(shí)，吸引力和斥力最大，斥力引起的勢(shì)能也最大；
7、分子熱運(yùn)動(dòng)引起的分子間勢(shì)能取決于物體的體積；
8、分子勢(shì)能是由分子間相互作用力引起的，因此分子勢(shì)能與分子間相互作用力的大小和相對(duì)位置有關(guān)；
9、固體和液體中分子的勢(shì)能對(duì)內(nèi)能影響較大，而氣體中則影響較??；
10.物理狀態(tài)和體積是分子勢(shì)能的主要參數(shù)。
還值得注意的是，理想氣體不考慮分子勢(shì)能。 由于是在理想氣體假說中給出的，除了碰撞力矩外，忽略了分子間作用力，分子碰撞時(shí)間極短。
一般來(lái)說，氣體分子的勢(shì)能可以忽略不計(jì)。 因?yàn)?，正常情況下，氣體之間的距離約為10 -9 m，分子距離比平衡位置處的距離r 0 大10倍以上。
3.物體的內(nèi)能
物體中所有分子的熱動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和稱為物體的內(nèi)能（ ）。 任何物體都具有內(nèi)能。
分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子的勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。 一般來(lái)說，當(dāng)物體的溫度和體積發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也會(huì)隨之變化。
想法與討論
當(dāng)物體下落時(shí)，物體內(nèi)的分子不僅進(jìn)行不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，而且還參與垂直向下的下落運(yùn)動(dòng)。 另一個(gè)例子是在地上滾動(dòng)的足球。 球內(nèi)氣體分子在進(jìn)行不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也參與水平地面上的運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)足球靜止在地面上時(shí)（如圖），
里面的氣體分子還有能量嗎？
需要指出的是，構(gòu)成物體的分子正在進(jìn)行不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，具有熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，它是內(nèi)能的一部分； 同時(shí)，物體也可能整體運(yùn)動(dòng)，因此它也具有動(dòng)能，動(dòng)能是機(jī)械能的一部分。 后者是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)決定的，對(duì)物體的內(nèi)能沒有貢獻(xiàn)。
?分子運(yùn)動(dòng)不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 機(jī)械運(yùn)動(dòng)肯定會(huì)產(chǎn)生摩擦，但分子運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生摩擦； 機(jī)械運(yùn)動(dòng)是宏觀的，整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)可以利用測(cè)量?jī)x器直接或間接測(cè)量速度等指標(biāo)。 一般用肉眼即可觀察到。 熱運(yùn)動(dòng)是微觀分子運(yùn)動(dòng)。