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压力弹簧压并后势能变化 深圳弹簧厂



弹簧宏观上的弹性势能体现在微观上就是分子间、分子内的化学键的扭曲,数量巨大的化学键被扭曲所储藏的能量在宏观上就以整体的势能得以体现了。在微观上,这种弹性势能则被分散在每一个化学键里面了——也就是说每个化学键都是一根小弹簧。


那么当弹簧浸入酸液被腐蚀的时候(我们来假设一种理想状况,既弹簧整体被同时瞬间腐蚀掉),这个时候所有扭曲的化学键的弹性势能都会被释放出来——我们甚至可以理解为每个被腐蚀产生的离子要比弹簧不压缩的情况下“弹”出去得速度更快,也就是体系内能更大。

再从宏观上来看的话,就是这样的场景了——所有弹性势能最终都变成了酸性溶液(内含弹簧分子或离子)体系的内能了。所以压缩弹簧泡进酸液要比不压缩弹簧泡进酸液总体系温度更高,当然这种差别大抵是温度计测量不出来的。

弹簧宏观上的弹性势能体现在微观上就是分子间、分子内的化学键的扭曲。当弹簧浸入酸液被腐蚀的时候,扭曲的化学键的弹性势能都会被释放出来,最终变成了酸性溶液(内含弹簧分子或离子)体系的内能。所以压缩弹簧泡进酸液要比不压缩弹簧泡进酸液总体系温度更高,当然这种差别大抵是温度计测量不出来的。——对此唯一可补充的是,与其说分子间、分子内的化学键,然后在金属键、离子键等问题上纠缠,不如直接说原子间的相互作用,无论算不算化学键。

弹性势能本质上是组成弹簧的粒子之间的相互作用的势能的综合,这个相互作用是电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用、引力相互作用等的总和。溶解的过程微观上看就是弹簧的表面的粒子不停的跟溶液中的其他粒子碰撞,进而有的化学键断裂,有新的化学键开始形成,使得一部分粒子因为与其他粒子形成了新的结合关系而产生了与之前和其他粒子结合起来形成的固态物质不同的,可以溶解于溶液的新的化学产物。那么在这个过程中有不同粒子之间距离的变化,因而也就带来了各种相互作用的能量的变化。包括溶液里和本身弹簧的组成粒子运动的动能都可能在反应前后发生变化。

被腐蚀后作为弹簧原先的组成粒子的总能量未必是降低了,也有可能增加。宏观的弹性系数的变化是因为组成这个弹簧的物质本身就发生了变化,微观上的物质组成也可能变化,宏观的形态上也会变化,比如变细了。

势能的定义是放在势场中的物体所具有的能量,首先得弄清楚什么是势场。最常见的两种势场是电势场和引力场,弹性势能是将好多原子放进它附近的电势场所产生的能量,不知道这么解释清不清楚。而在微观世界中的电势场的本质又是什么呢?跟宏观时间中不太一样,微观粒子的运动是测不准的,而且其运动方式也不会是平滑的移动,究竟怎么动的我就不异想天开了,继续说势场的事,可以把电势场理解成一种概率场,自由粒子在场中下一时刻出现的位置有不同的概率分布,体现为下一时刻在某个方向上移动的可能性很大,而其他方向很小,大量的原子共同综合的结果就是那些很小的可能性相互抵消,几乎消失,而很大的可能性相互叠加,接近于1,所以你玩一个弹簧他伸缩的方向和你力的方向一致,这并不是巧合。
还有能量守恒定律仅适用于宏观系统,如果微观系统同样适用,那就不可能有半导体电子的今天了。
弹簧放进硫酸算不算微观系统,我说不好,不过题主只要对势和势场的本质概念有了比较深入的理解,多从原子和微观方面思考,应该不会再有这种困惑。

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