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通俗讲解:动能

时间:2025-05-16     作者:邱新龙【转载】   来自:维基百科+腾讯元宝+个人理解

动能在分子模拟中是指分子因运动而具有的能量,其核心作用是量化分子热运动的活跃程度,并作为能量守恒与转化的关键参数。以下是通俗解析:

 

一、动能在分子模拟中的定义

每个分子的动能由其质量(m)和速度(v)决定,计算公式为:

 

例如,在模拟气体分子时,高速运动的分子动能更大,碰撞更频繁。

 

与温度直接相关温度是分子平均动能的宏观体现。模拟中,温度升高意味着分子平均动能增加,分子运动更剧烈。例如:加热水分子时,模拟显示分子速度加快,动能增加,系统温度上升。

 

二、动能在分子模拟中的目的

维持能量守恒分子模拟需遵循能量守恒定律,动能与势能(分子间作用力产生的能量)的总和保持恒定。例如:气体膨胀时,分子间距增大,势能增加,动能减少。

 

控制温度与热力学性质通过调节动能,可模拟不同温度下的分子行为。例如:模拟高温下蛋白质分子的运动,观察其结构是否稳定,以及冰融化成水时,分子动能增加导致分子脱离固态束缚。

 

分析反应速率与碰撞分子动能决定碰撞频率和强度。例如:燃料分子动能足够高时,才会发生有效碰撞并触发化学反应,以及催化剂降低反应活化能,使低动能分子也能参与反应。


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