§1.7.2 分子碰撞有效直径,固体分子热振动,固体热膨胀[精选].ppt

§1.7.2 分子碰撞有效直径,固体分子热振动,固体热膨胀 ???设一分子质心a1静止不动，另一分子质心a2从极远处（这时势能为零）以相对运动动能 EK0 向a1 运动。 图中的横坐标表示两分子质心间距离r。 纵坐标有两个，方向向上的纵坐标为势能EP，原点为 0 ,横坐标为r； 方向向下的纵坐标表示相对运动动能EK，坐标原点为 O ’ ,横坐标为 r ’ ； 当a2向 a1靠近时，受到分子引力作用的a2具有数值越来越大负势能，所减少势能变为动能增量，总能量是一恒量。 ?? 当温度升高时，EK0 增加，横轴r ’ 升高，d 将减小，说明 d 与气体温度有关。温度越高，d 越小。 关于分子的直径： ?由于原子核外的电子呈电子云分布，因而原子或分子没有明确的边界，也就谈不上有什么明确的直径。 ??? 通常提到的分子直径有两种理解： （1）一种指分子的大小，这主要是指由它们组成固体时，最邻近分子间的平均距离。 ?由于固体中的分子（或原子）处于密堆积状态，分子（或原子）均在平衡位置附近振动。这相当于两个能扩张及收缩的弹性球相互接触时所发生的情况。 ?? 图中r0 与 d 不相等，但通常情况下差异不大。 ??要说明，图中对分子间碰撞的分析限于两分子间对心碰撞（即两分子间的碰撞均在分子联心轴线上发生）。 实际发生的分子间碰撞基本上都是非对心的，因而以后要引入分子碰撞截面的概念。 (二)利用分子势能曲线解释固体内分子的运动是振动。 * * (一)用分子势能曲线解释分子间对心碰撞 表示动能的横坐标 表示势能的横坐标 表示两分子碰撞时挤压情况 表示动能的横坐标 表示势能的横坐标 表示两分子碰撞时挤压情况 d 是两分子对心碰撞时相互接近的最短质心间距，故称 d = 分子碰撞有效直径 。 表示动能的横坐标 表示势能的横坐标 表示两分子碰撞时挤压情况 分子碰撞有效直径 在图中a2向 a1靠近时,在相互距离为d 时,它们受到的挤压达到最大,然后a2反向运动。所以 分子直径r0指固体分子在振动的平衡位置时两分子质心间平均距离。 （2）另一种理解的分子直径是指: 分子碰撞有效直径 d —两分子相互作对心碰撞时，两分子质心间最短距离。 r0 随了温度上升而增加，因而产生线膨胀。 （三）利用分子势能曲线解释固体的线膨胀 表示总能量不变的曲线 分子振动的平衡位置曲线 *