分子/原子,无规律运动的能量哪里来? 为什么受热后物质的原子会加剧振动?
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不知道楼主有没有看过我在百度曾对一个类似问题的回答.z.baidu/question/178031687,上面简要回答了你的第一个问题,下面再补充几点.
1.物质（分子原子是物质的结构单位）是最基本的物理存在,物质是不停地运动着的,运动是绝对的,是物质的根本属性.尽管存在相对静止,但静止实际上是运动的一种特殊情形（可能有点抽象）,静止仅对某一给定的参考系而言才是可能的,在除此之外的其它一切参考系看来都是运动的.关于运动的绝对性的进一步探讨,楼主可参见我对另一问题的回答.z.baidu/question/163860668
2.能量是描述运动强度和广度的物理量,只要物质存在,运动就存在,能量就存在,对于物质的故有运动,天然地具有能量（请注意能量一词是我们对运动的一种描述）,不需要来源,或者说来源就在于物质的运动本身.我们说物质运动加剧需要能量来源,实际上是说,需要外界物质运动的影响.
【为什么受热后物质的原子会加剧振动?】
所谓的受热,是由于物体与外界的温度不同（即分子的平均平动能不同）而导致的能量交换,这种能量本质上是辐射能.并且任何物体在任何温度下都会发射辐射,同时也在吸收周围物体发射的辐射,相对高温的物体表现为净的发生,低温物体表现为净的吸收.物体受热微观上就是净吸收外界的电磁波或称为光子（热传导、对流的微观本质也在于此,并不限于热辐射）,当外界传来的光子的能量和物质分子、原子的某种能级差恰好相同时,这些光子就可能被分子、原子所吸收,分子原子获得能量变为激发态.其中如果吸收涉及的能级是分子原子的振动能级（对应于红外、微波光子）,那么分子原子的振动将加剧,振幅变大（振动能增大）.此外,激发态不稳定将很快释放多余的能量返回低能态,其间释放的光子可能有各种不同的能量,其中能量较低的红外、微波光子又会引起另一些分子、原子的振动能级跃迁.当物体受热时,其中的分子原子振动加剧的过程大致如此.振动受辐射加剧的进一步机理在于电磁辐射的电场将引起分子原子内部的电荷（主要是电子,核质量太大变化不显著）分布发生周期性变化,当二者频率一致,将引起共振,振幅加大.
【变速运动是要消耗能量的,原子在不停地做变速运动,他们变速运动的动力何在?能量被消耗后到了哪里?】
消耗能量的前提是要对外做功或传热（发射辐射）,如果一个运动的物体既没有对外做功也没有对外传热,那么它将永远保持其能量状态.与其具体的运动状态无关.即并非变速运动就一定要消耗能量.但电荷的变速运动的确是要消耗能量的,根据电磁场理论,变速运动的电子将辐射电磁波,而有降低自身动能的趋势,但实际上通常并不会降低,实际上电子在不断发射电磁波的同时,也在吸收其它电子发射的电磁波,因而电子可以稳定的存在,不至于耗尽动能落入原子核.
另外原子在不停地做变速运动,的确会对周围原子做电功（原子的正负电荷中心并不时时重合,只是平均而言重合）.而一旦其动能下降,周围原子的动能增高,那么,再发生相互作用时,其动能又会增加（严格来讲相互作用后,动能增加发生的机会较多）,周围原子的动能降低,整个系统的能量没有变化（如果没有外界影响）.
他们变速运动的动力何在?全部的理由在于它们原本在运动,原本就有能量,只不过能量在原子、电子之间不断的重新分配（同时在动能、电势能,即引力势能和斥力势能之间不断重新分配）,造成个别分子、原子、电子的能量时刻在变,但只要不受外界影响,它们的总能量不变.
最后再补充一点：分子、原子、电子等微观粒子之间其实是不能发生所谓的碰撞的,它们在任一瞬间都是“带电”的,实际上还没有相撞就被强大的库伦斥力弹开!“碰撞”可以认为是对此过程的一种通俗描述,其本质是电（磁）场间的相互作用,任何的碰撞本质上都是交换光子（或曰吸收发射辐射）引起能量变化的过程.补充一下这个问题可能有助于进一步理解上文和其他回答者给出的描述.
【也许物质的极限低温与绝对零度之间的“温度”差,也就是剩余能量,是用来维护物质以现有形态存在的.是不能被剥夺的.】
楼主的这个说法不够确切,绝对零度虽然不可（通过有限步骤）到达,但从目前来看似乎可以无限趋近.也就是说,按楼主的理解,这个剩余能量理论上可以无限趋近于零.实际上,量子力学的计算表明,即便在绝对零度,也仅是分子的平动能变为零,而振动能和转动能在绝对零度时仍是一个大于零的值,称为零点能.也就是说分子的振动转动永不会停息,我们说运动是绝对的,这也是论据之一.如果将剩余能量理解为零点能,按量子力学的理论,这个能量就是不可剥夺的.至于将来是否有理论去“剥夺”这个能量,现在是不得而知的.
【原子的热运动能量来源应该是周围环境的热辐射.然后自己也辐射能量.没有热辐射的地方是不存在的.所以,原子们就一直这样被“折腾着”.】
呵呵,差不多就是这样被“折腾着”的,不过热运动（加剧）能量的来源按一般的说法还包括了外界做各种形式的功.但要进一步深入探讨的话,各种功最终又可归结到电磁辐射,即光子.因此光子又有一个称号叫做能量子,各种能量交换总是离不开它.另外热运动（加剧）能量的来源并不限于红外微波这两个波段的光子,其它能量的光子对热运动也是有贡献的,不过不是直接贡献,而是如前文所述,被分子原子吸收之后,再辐射出来时,有一部分就变成了热辐射,再次被吸收就引起振动的加剧.
1.物质（分子原子是物质的结构单位）是最基本的物理存在,物质是不停地运动着的,运动是绝对的,是物质的根本属性.尽管存在相对静止,但静止实际上是运动的一种特殊情形（可能有点抽象）,静止仅对某一给定的参考系而言才是可能的,在除此之外的其它一切参考系看来都是运动的.关于运动的绝对性的进一步探讨,楼主可参见我对另一问题的回答.z.baidu/question/163860668
2.能量是描述运动强度和广度的物理量,只要物质存在,运动就存在,能量就存在,对于物质的故有运动,天然地具有能量（请注意能量一词是我们对运动的一种描述）,不需要来源,或者说来源就在于物质的运动本身.我们说物质运动加剧需要能量来源,实际上是说,需要外界物质运动的影响.
【为什么受热后物质的原子会加剧振动?】
所谓的受热,是由于物体与外界的温度不同（即分子的平均平动能不同）而导致的能量交换,这种能量本质上是辐射能.并且任何物体在任何温度下都会发射辐射,同时也在吸收周围物体发射的辐射,相对高温的物体表现为净的发生,低温物体表现为净的吸收.物体受热微观上就是净吸收外界的电磁波或称为光子（热传导、对流的微观本质也在于此,并不限于热辐射）,当外界传来的光子的能量和物质分子、原子的某种能级差恰好相同时,这些光子就可能被分子、原子所吸收,分子原子获得能量变为激发态.其中如果吸收涉及的能级是分子原子的振动能级（对应于红外、微波光子）,那么分子原子的振动将加剧,振幅变大（振动能增大）.此外,激发态不稳定将很快释放多余的能量返回低能态,其间释放的光子可能有各种不同的能量,其中能量较低的红外、微波光子又会引起另一些分子、原子的振动能级跃迁.当物体受热时,其中的分子原子振动加剧的过程大致如此.振动受辐射加剧的进一步机理在于电磁辐射的电场将引起分子原子内部的电荷（主要是电子,核质量太大变化不显著）分布发生周期性变化,当二者频率一致,将引起共振,振幅加大.
【变速运动是要消耗能量的,原子在不停地做变速运动,他们变速运动的动力何在?能量被消耗后到了哪里?】
消耗能量的前提是要对外做功或传热（发射辐射）,如果一个运动的物体既没有对外做功也没有对外传热,那么它将永远保持其能量状态.与其具体的运动状态无关.即并非变速运动就一定要消耗能量.但电荷的变速运动的确是要消耗能量的,根据电磁场理论,变速运动的电子将辐射电磁波,而有降低自身动能的趋势,但实际上通常并不会降低,实际上电子在不断发射电磁波的同时,也在吸收其它电子发射的电磁波,因而电子可以稳定的存在,不至于耗尽动能落入原子核.
另外原子在不停地做变速运动,的确会对周围原子做电功（原子的正负电荷中心并不时时重合,只是平均而言重合）.而一旦其动能下降,周围原子的动能增高,那么,再发生相互作用时,其动能又会增加（严格来讲相互作用后,动能增加发生的机会较多）,周围原子的动能降低,整个系统的能量没有变化（如果没有外界影响）.
他们变速运动的动力何在?全部的理由在于它们原本在运动,原本就有能量,只不过能量在原子、电子之间不断的重新分配（同时在动能、电势能,即引力势能和斥力势能之间不断重新分配）,造成个别分子、原子、电子的能量时刻在变,但只要不受外界影响,它们的总能量不变.
最后再补充一点：分子、原子、电子等微观粒子之间其实是不能发生所谓的碰撞的,它们在任一瞬间都是“带电”的,实际上还没有相撞就被强大的库伦斥力弹开!“碰撞”可以认为是对此过程的一种通俗描述,其本质是电（磁）场间的相互作用,任何的碰撞本质上都是交换光子（或曰吸收发射辐射）引起能量变化的过程.补充一下这个问题可能有助于进一步理解上文和其他回答者给出的描述.
【也许物质的极限低温与绝对零度之间的“温度”差,也就是剩余能量,是用来维护物质以现有形态存在的.是不能被剥夺的.】
楼主的这个说法不够确切,绝对零度虽然不可（通过有限步骤）到达,但从目前来看似乎可以无限趋近.也就是说,按楼主的理解,这个剩余能量理论上可以无限趋近于零.实际上,量子力学的计算表明,即便在绝对零度,也仅是分子的平动能变为零,而振动能和转动能在绝对零度时仍是一个大于零的值,称为零点能.也就是说分子的振动转动永不会停息,我们说运动是绝对的,这也是论据之一.如果将剩余能量理解为零点能,按量子力学的理论,这个能量就是不可剥夺的.至于将来是否有理论去“剥夺”这个能量,现在是不得而知的.
【原子的热运动能量来源应该是周围环境的热辐射.然后自己也辐射能量.没有热辐射的地方是不存在的.所以,原子们就一直这样被“折腾着”.】
呵呵,差不多就是这样被“折腾着”的,不过热运动（加剧）能量的来源按一般的说法还包括了外界做各种形式的功.但要进一步深入探讨的话,各种功最终又可归结到电磁辐射,即光子.因此光子又有一个称号叫做能量子,各种能量交换总是离不开它.另外热运动（加剧）能量的来源并不限于红外微波这两个波段的光子,其它能量的光子对热运动也是有贡献的,不过不是直接贡献,而是如前文所述,被分子原子吸收之后,再辐射出来时,有一部分就变成了热辐射,再次被吸收就引起振动的加剧.
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希卓
2024-10-17 广告
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