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分子力分子力(molecular force)， 又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的相互作用。当二分子相距较远时，主要表现为吸引力，这种力主要来源于一个分子被另一个分子随时间迅速变化的电偶极矩所极化而引起的相互作用；当二分子非常接近时，则排斥力成为主要的，这是由于各分子的外层电子云开始重叠而产生的排斥作用。 分子间存在引力1.分子间虽然有间隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在引力； 2.用力拉伸物体，物体内要产生反抗拉伸的弹力，说明分子间存在引力； 3.两个物体能粘合在一起，说明分子间存在引力。 分子间存在斥力1.分子间有引力，却又有空隙，没有被紧紧吸在一起，说明分子间有斥力； 2.用力压缩物体，物体内要产生反抗压缩的弹力，说明分子间有斥力。 分子间引力和斥力的变化情况分子间引力和斥力随分子间的距离的增大而减小，随分子间的距离的减小而增大，且斥力减小或增大比引力变化要快。 1.当r=ro(ro=10-10米)时，分子间的引力和斥力相平衡，分子力为零，此位置叫做平衡位置； 2.当rro时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力； 3.当rro时，分子间引力大于斥力，分子力表现为引力； 4.当r10ro时，分子间引力和斥力都十分微弱，分子力为零； 5.当r由ro时，分子力（引力）先增大后减小。 分类：分子间作用力实际上是一种电性的吸引力，从这个意义上讲，分子间作用力可以分为以下三种力： 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，二个分子必将发生相对转动。这种偶极子的相互转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。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。 诱导力：发生在极性分子与非极性分子之间以及极性分子之间。在极性分子和非极性分子间，由于极性分子的影响，会使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，产生诱导偶极，与原极性分子的固有偶极相互吸引，这种诱导偶极间产生的作用力叫诱导力。同样地极性分子间既具有取向力，又具有诱导力。 色散力：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，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。由于瞬时偶极间的不断重复作用，使得分子间始终存在着引力，因其计算公式与光色散公式相似而称为色散力。对分子力的认识2物质结构理论告诉我们，物质是由分子组成的。坚硬的固体我们很难使它伸长，说明组成物体的分子间存在着引力。固体和液体都很难被压缩，物体为什么能抗拒外界对它的压缩呢？这说明分子间不但存在着相互作用的引力，还存着相互作用的斥力。拉伸物体时，分子间的相互作用力表现为引力，压缩物体时，分子间的用互作用力表现为斥力，以上仅能说明分子间存在着相互作用力。那么，分子间的相互作用力是怎样产生的呢？为什么不同物质的物理性质（如熔点、沸点、熔化热、汽化热等）不同呢？这些物理性质与分子间的相互作用力又有什么关系呢？要回答以上间题，我们就必须对分子间的相互作用力有一个比较清楚的认识。一、“极化”是产生分子力的必要条件现代分子结构理论证明，分子是由原子组成的，原子内部有带正电的原子核和带负电的电子。将原来分子内正、负电荷中心重合的非极性分子，放在电容器的两个极板之间（如图1），极板上的电荷就会影响分子内电荷的分布，带正电荷的核被引向负极板，而电子云被引向正极板，结果，电子云与核发生相对位移，分子发生了变形，使分子产生了电偶极。这样的过程称为分子的极化，所形成的偶极称为诱导偶极，当外界电场取消时偶极消失，而分子就重新形成非极性分子。外界电场对极性分子的作用过程稍有一些不同，极性分子本来就已具有偶极，这种偶极称为固有偶极。分子的热运动是无规则的，如图2（a），当它们受列外电场作用时，分子的偶极就按照电场的方向而取一定的方位，即它们的正极引向负极板，负极引向正极板，如图2（b）所示。这种作用称为取向作用，同时在电场作用下也会变形，发生诱导偶极。这样诱导偶极加上固有偶极，分子极性就更加增强，因而极性分子的极化是分子的取向和变形的总结果，分子的极化不仅能在电容器的两个极板之间发生，在分子相互作用过程中也可以发生，从而使组成分子的带电微粒间产生吸引和排斥的力，分子间的作用力就是由这些带电微粒引起的，分子间的万有引力比分子间的电磁力小得多，可以忽略不计。二、带电微粒间的相互作用是产生分子间作用力的微观实质分子间的作用力的形成，可以归结为下列三种力的总和：1取向力：当两个极性分子相互接近时，一个分子的带负电的一端要和另一个分子带正电的一端接近。这样就使得极性分子有按一定方向排列的趋势，因而产生分子间引力，称为取向力。取向力只存在于极性分子之间。如图3所示。2诱导力：当极性分子和非极性分子相互接近时，首先是极性分子的偶极使非极性分子极化而产生诱导偶极。然后诱导偶极与极性分子的固有偶极相吸引（如图4）。这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。同样，极性分子与极性分子相互接近时，除了上述取向力外，在彼此偶极相互影响下，每个分子也会发生“变形”，产生诱导偶极，因此，诱导力不仅存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子之间。3色散力：由于每个分子中的电于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，因而产生了瞬时偶极，而且两个瞬时偶极必然是采取异极相邻的状态而相互吸引（如图5）。瞬时偶极存在的时间极短，但是上述情况在不断地重复着，使得分子间始终存在着引力。这种力称为色散力。色散力普遍存在于各种分子之间。总结以上所述，分子间的作用力有三个来源，即取向力、诱导力和色散力。至于在各种情况下，这三种类型的力所占的比例如何，这要看互相作用的分子极性和变形而定。极性愈高，取向力的作用越重要；变形性愈大，色散力的作用就愈重要；诱导力则和这两个因素都有关系。分子所含的电子数愈多，变形性就愈大。一般来说，分子的变形性随分子量的增大而增大，色散力大小又由分子的变形性决定，故分子间色散力随分子量的增大而增大，正因为如此，同类物质的熔、沸点（都属分子型物质）随分子量的增大而升高。例如，卤素的熔沸点随着分子量的增大而升高，在常温下，氟氯是气体，溴是液体，而碘是固体。由于分子间作用力的存在，当液体汽化时需要克服液体分子间的引力，引力愈大，汽化热也愈大，液体的沸点就愈高，例如酒精比水容易蒸发，并且具有较低的沸点，就是由于酒精分子间引力小于水分子间引力的缘故。当固体熔化为液体时，也要部分地克服分子间的引力，所以，分子间作用力较大的物质，将具有较高的熔点和较大的熔化热，因此分子间作用力的大小是决定物质的熔点、沸点、溶解热、汽化热等物理性质的主要因素。三、分子间作用力与分子间距离的关系分子间相互作用的规律较复杂，很难用简单的数学公式来表示，在分子动理论中，一般是在实验的基础 上采用一些简比模型来处理问题。一种常用的模型是假设分子间的相互作用力具有球对称性，并近似地用 下列半经验公式来表示它：式中r为两个分子中心间距离,、s、t都是正 数，需根据实验数据确定，式中第一项是正的，代表斥力；第二项是负的，代表引力。图6（a）中表示两个分子间的斥力f斥和引力f引及分子力（引力和斥力的合力）f随分子间距离的变化情况。由于s和t都比较大，斥力和引力都随r的增大而急剧减小，但由于st，所以斥力比引力减小得更快。分子力可以认为具有一定的有效作用距离（数量级为10-9m），超出了这个距离分子力实际上可以完全忽略。子力f=0，这个位置称为平衡位置，r0数量级为10-10m。在平衡位置以内，rr0，斥力和引力都随r的减小而增大，但斥力增大得更快，因此分子力表现为强大的斥力。f0，并且分子越接近，斥力越大。在平衡位置以外，rr0，斥力和引力都随r的增大而减小，但斥力减小得更快，因此分子力表现为强大的引力，f0，并随分子间距离的增大，引力很快趋近于零。四、分子间的作用力和分子势能由于分子力是保守力，因此存在势函数，通常用分子间的势能曲线来描述分子间的相互作用，当两个分子间的距离改变dr时，分子间势能的增量就等于分子力f在距离dr内所做的功的负值，即：dep=-fdr如果选取两个分子相距极远（r=）时的势能为 零，则距离为r时势能就是有极小值，rr0时，势能曲线有很陡的负斜率，这相当于很强的斥力；当rr0时，势能曲线的斜率是正的，这相当于引力。五、分子处于平衡位置时平衡的稳定性分子的平衡条件是分子力（引力和斥力的合力）等于零，因分子力为保守力，则可用势能的概念表述平衡条件。现在我们应用势能概念讨论在分子力作用下分子的平衡和平衡的稳定性，为使问题简化，这里仅限于讨论分子的一维平衡问题，即分子（当质点处理）的位置和受力方向在我们选定的or坐标轴上，用dr表示分子沿or轴的元位移，由dep=-fdr得这个方程的意义是：势能对位置坐标的导数的负值等于保守力（分子力）。分子处于平衡位置时，f=0，即上式表明，分子在平衡位置处势能对分子坐标的变化率等于零。在势能曲线图6（b）中，我们用r0表示平衡位置，分子自r0向右偏分子力（引力和斥力的合力）总使它重新回到原来的平衡位置。因此，分子在r0处的平衡属稳定平衡。在r0处分子势能取极小值。正因为如此，坚硬的固体很难拉伸，也很难压缩。需要指出的是，上面对这些问题的讨论，作了很大的简化，实际上分子是一个复杂的系统，并不那么简单。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rr0，（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;rr 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f引,f斥.有f斥f引.在此范围内把f斥和f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分子势能在微观上与分子间距离有关（宏观上表现为体积），当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的分子势能与分子间距离的关系如上图所示分子势能可与弹性势能对比学习，分子相距平衡距离时相当于弹簧的平衡位置，但对比学习时，也要注意两者的区别分子运动论分子运动论是从物质的微观结构出发来阐述热现象规律的理论，例如它阐明了气体的温度是分子平均平动动能大小的标志，大量气体分子对容器器壁的碰撞而产生对容器壁的压强。简介：它初步揭示了气体的扩散，热传递和粘滞现象的本质，并解释了许多气体实验定律，分子运动论的成就促进了统计物理学的进一步发展。物质的微观结构学说主要内容有三点：一切物体都是由大量分子构成的，分子之间有空隙。分子处于不停息地，无规则运动状态。这种运动称为热运动。分子间存在着相互作用着的引力和斥力。分子动理论的基本内容是：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在着相互作用力。大量分子无规则的运动叫做分子的热运动。实际上，构成物质的单元是多种的，或是原子（金属），或是离子（盐类），或是分子（有机物）。在热力学中，由于这些微粒做热运动时遵从相同的规律，所以统称分子。无数客观事实（如布朗运动、扩散现象等），证明了分子运动论的正确性。它能很好地解释各种不同物质的结构和特点，及所有的热现象，并把物质的宏观现象和微观本质联系起来。分子运动论是描述分子运动的最基本的理论。 分子运动论的基本内容： （1）物体是由分子构成的； （2）分子永不停息地做无规则的运动； （3）分子之间有相互作用的引力和斥力。分子运动论初步知识1 分子运动论的内容是：（1）物质由分子组成；（2）一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。（3）分子间存在相互作用的引力和斥力。 2 扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方现象。 3 固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。 固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。 4 内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能 和分子势能的总和叫内能。（内能也称热能） 5 物体的内能与温度有关：物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。 6 热运动：物体内部大量分子的无规则运动。 7 改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。 8 物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。 9 物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。 10 所有能量的单位都是：焦耳。 11 热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。（物体含有多少热量的说法是错误的） 12 比热（C）：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1，吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热。 （物理意义就类似这样回答） 13 比热是物质的一种属性，它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变，只要物质相同，比热就相同。 14 比热的单位是：焦耳/(千克)，读作：焦耳每千克摄氏度。 15 水的比热是：C=4.2103焦耳/(千克)，它表示的物理意义：每千克的水当温度升高（或降低）1时，吸收（或放出）的热量是4.2103焦耳。 16 热量的计算： Q吸 =cm(t-t0)=cmt升 （Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c 是物体比热，单位是：焦/(千克)；m是质量；t0 是初始温度；t 是后来的温度。 Q放 =cm(t0-t)=cmt降 Q吸 = Q放 （ 关系式 ） 17 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。分子运动论,热和功【知识要点】一,分子运动论：1.分子运动论的基本内容(1)物质是由大量分子组成的;(2)分子永不停息地做无规则运动;(3)分子之间存在着相互作用的斥力和引力.2.阿伏伽德罗数(1)一mol任何物质含有的微粒数都相同,这个数叫做阿伏伽德罗常数.一般计算取：NA=6.021023mol-1(2)阿伏伽德罗常数是把宏观物理量和微观物理量联系起来的重要基本常数.如果摩尔质量是,分子质量是m,阿伏伽得罗数NA,那么三者的关系式为 m=/NA 如摩尔体积是V,分子的体积是v,那么 v=V/NA如果把分子看成是球,根据球的体积公式则可以推算出分子的直径3.分子热运动和布朗运动(1)组成物质的分子永不停息地做无规则运动.就某个分子而言,它的速度和位置变化都是无规则的,但大量分子的整体表现出一定的规律,温度越高,分子的无规则运动越激烈,所以又称分子的无规则运动为热运动.(2)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微小颗粒的无规则运动.布朗颗粒是大量分子的集合,它的运动是由液体(或气体)分子对它的碰撞不平衡引起的.温度越高,布朗运动越激烈;颗粒越小,布朗运动越显著.4.分子之间的相互作用力(1)分子之间的相互作用包括斥力和引力,斥力和引力同时存在,实际表现出来的分子力是分子间斥力和引力的