液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能.这句话正确与否?为什么?

题目

液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能.这句话正确与否?为什么?

答案

这句话是对的.因为液体表面层的分子之间的距离比液体内部的分子间距略大一些——表面层中的分子稍稍稀疏一些；而比平衡距离大（图中横坐标>1）的地方,分子之间表现为引力,而且距离越大,与此引力相应的总势能（绿色虚线）就越大；既然表面层里分子距离更大些,那这里分子的总势能也就更大些.x0d



x0d 以上所说其实是不太确切的,甚至有似是而非之处,但更精确的解说难以用定性的方法做到,建议看看下面两个简化模型的定量计算,这些计算对于理解你的问题是大有裨益的.第一个简化模型,用万有引力模拟分子引力,用弹簧的弹力模拟分子斥力；第二个简化模型,其中所给出的6次方反比力、7次方反比力,与实际的分子引力、分子斥力的变化方式是很接近的,这一点要比第一个模型好得多,但计算也相对麻烦；两个模型都只是一维的,并且涉及的对象都是很少的5个,而实际液体中的分子的数量是极其巨大的,并且分布于三维空间中,而且这些分子也不是静止的.模型尽管十分简化,但都能得出如下两点重要结论：1）外侧（表面层中）分子间距更大；2）外侧分子的引力势能更大,斥力势能更小,总势能更大.（注意,引力势能与总势能都为负值,其绝对值越大反而越小）x0d