压缩的弹簧放入酸中溶解,那么弹簧原先的势能去哪了?

弹簧的弹性势能,本质上就是原子间的势能总和,铁质的压缩弹簧被酸溶解后,原子间的势能会转化为原子的动能,使得溶液的平均温度略有升高(www.88895.net)。

在这个案例中,能量肯定是守恒的,压缩的弹簧具有弹性势能,弹簧溶解后,弹簧的弹性势能也就不复存在,那么原先弹性势能的能量,肯定会以另外一种形式存在。

我们考虑弹簧压缩的微观机制,对于铁质的弹簧,由许许多多的铁原子通过原子间的相互作用力连接而成,在正常情况下,相邻原子间的合力近似为零,不存在内应力;随着原子(或者分子)间距离的变化,原子间作用力和势能也会发生改变:

(1)距离缩短,相邻原子(分子)间表现为斥力;

(2)距离远离,相邻原子(分子)间表现为引力;

(3)如果原子(原子)间的距离远到一定程度,那么原子间的势能趋近于零;

弹簧不压缩时,组成弹簧物质的原子间合力为零,当弹簧压缩时,弹簧的能量就存在着原子间的势能中;此时把弹簧固定,并放入酸中溶解,具有原子势能的单个原子脱离时,势能会使得原子的速度增加,当所有铁原子的势能都释放为原子的动能时,就表现为溶液的热能,因为热能的本质就是微观粒子的热运动。

如果我们有精密的温度测量仪器,并安排两个一模一样的弹簧,其中一个不压缩,另外一个压缩足够的弹性势能并固定,然后分别放置酸中溶解,那么被压缩弹簧的溶解,将释放更多的热能,使得溶液的平均温度比另外一个高。

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