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？

Question

在百度上已经有几个回答了，但是我看了看都没有答中要点。高分求解
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？
我这个问题也许在量子力学里是错误的问题，还请高人们指点 - -!

（一下是自己的理解）

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。如果连这点能量都被剥夺了，也许会出现另外形式的核变，反物质....等等（瞎猜）
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”。

Answer 1

首先,所有有温度(宏观表现)的物质都在运动着,这是物理的规律

然后,运动大致分为 :平动,转动,和震动

就水分子而言,整个水分子在空间中是不断地做热运动,这个是属于平动的范畴

然后,就0原子为中心,连接了2个氢和2个电子对,他们相对于氧原子也不是一成不变的,在氧原子周围表现为无规律地转动(与原子外电子的瞬时位置和轨迹有关）

最后，每一个化学键的键长也不是严格固定的，每一个时刻都有差别，表现为2成键原子之间距离缩短和增长，总体围绕一个平均值，即键长，这个和瞬时偶极有关，属于振动

Answer 2

首先说无规律运动。这个命名实际上是从观测现象来命名的，看上去是在杂乱无章的运动，实际上是有规律的。当然，这个世界上任何的运动都是有规律的。无规律运动是原子或者分子间不断的相互作用改变它们的运动轨迹的表现。在固体中，原子都是受到各种原子间相互作用力的约束，将其约束在平衡位置，它们不能老跑，只能在平衡位置附近振动。

再说为什么能量可以转化为运动。我们在高中时学的是动能是能量的一种，能量相互转化时，转化为动能就会造成物体的运动。热本身就是一种原子、分子振动的宏观表现，所以你的第二个问题问得并不妥当。真正造成振动的关键原因是加热的方式。我举几个例子：

1. 热传导方式。当一个热的物体接触一个冷的物体时，冷的物体会被加热。冷的物体原子振动会加剧，为什么呢？就是因为热的物体上原子振动很厉害，它们接触以后，剧烈振动的原子不断的撞击冷的物体上的原子，形成弹性碰撞，冷的物体上的原子被撞了以后，当然运动也会更加剧烈了，如此扩散开来，就形成了热传导。它的本质还是机械的碰撞，经典物理可以描述。

2. 辐射。例如微波。我们学过辐射可以激发原子，但是激发发光并不是消耗辐射能量的唯一途径。有些能级的跃迁并不会造成辐射，而可能会造成振动。也就是电磁波的辐射能变成了机械振动的能量。这是量子效应。

不说这些现象了，下面再说更深层次的问题。为什么能量可以转化为动能，它凭什么能相互转化，原因很简单: 动能的本质就是电磁能！
换个说法，动能只是电磁能的宏观表现，这个是比较难理解的，我也难几个字说清楚，你可以把一个物体想象成一堆乱七八糟的原子通过复杂的各种相互作用、量子效应等等维系成一个宏观的物体。里面最为复杂的相互作用之一就是电磁作用。静电好理解，磁呢？各种带电粒子的自旋产生磁，核磁，电子自旋磁矩等等。当它们在空间中产生集体运动时，就对应于它们在内外磁场中的一种能量状态。不知道这样说是不是有一点感性认识？

楼主注意不要把能量和温度画上对应关系，并不是所有的能量都能表现在温度的差异上，比如各种势能。温度仅仅是对分子平均动能的一个标称。在经典理论框架下绝对零度可以实现，现在很多分子模拟计算中对分子几何构型的优化就是在假设的绝对零度条件下。也就是说，从理论上讲，假设绝对零度可以实现，物质也还是能保留它的结构形态，只是完全没有热运动。但是实际上这个状态是一个极限，目前认为是达不到的。因为海森堡原理说了粒子的位置无法精确测定，如果达到绝对零度，那不就可测了？悖论。

另外，根据广义相对论，运动物体的辐射还包括一种引力波辐射。其实我觉得，现在的量子理论也好，广义相对论也好，都还是有各种各样的缺陷的。所以去思考这类基本的问题是徒劳的，根据现有的理论框架，你无法得到完全准确的结论。现在这个时代，物理规律的发现很难直接通过思辨来发现，把这些问题留给做基础物理学研究的人去。我们自己只要在自己解决问题所需要的那个层面上去思考问题就OK了。

Answer 3

初中物理学过，分子在永不停息地作物规律运动，而没有告诉我们运动的能量来源。量子力学指出，运动是微观粒子的基本属性。
也就是说分子/原子与生俱来就一直在运动着。他们的动能可以增加，可以减少，但是存在着一个初始动能。追究这部分的能量是没有意义的，就像追究宇宙是怎么来的一样……现在已经证明，当温度达到绝对零度，即零下273摄氏度时，分子就会老老实实地静止下来，然而热力学第三定律告诉我们，绝对零度时达不到的。
能量虽不能产生，但是能量可以转移。当分子接受到外界给予的能量时，就会加剧振动。受热和做功只是传递能量的不同方式而已，他们的本质都是能量传递。现在我们分析一下受热的问题。
首先，我们要明确一个概念，温度是分子热运动程度的宏观表现，不是因为温度高，引起运动加剧，而是因为分子运动加剧，才引起的温度升高，这一点是非常重要的。受热的宏观表现是高温物体将热量传给低温物体，而其微观实质是，无规律运动剧烈的分子通过碰撞将动能转移给运动不剧烈的分子，这样，接受能量的分子的运动就会加剧起来。
呵呵，不知我的表达能不能让你理解，有问题的话可以再讨论~~

不是说，变速运动就需要消耗能量，那是在宏观世界的印象。在微观世界中，两个原子之间的碰撞并不伴随能量损失。你可以想象一下，在一个真空的世界，有两个氢原子发生了碰撞，然而既没有声音，也没有电磁辐射，如果产生了能量损失，那么这部分能量去了哪里？在微观世界里，对分子原子而言，周威的环境就是真空。

纠正一下楼主，热辐射是以分子之间的碰撞为具体形式的，我们所说的热量对于分子而言，只是他们的动能。对单个分子而言，没有热量的概念，所以不会有热辐射，但他们可以通过碰撞，将自己的能量传给别的分子。

Answer 4

如果非说具体的原因，恐怕没人说得上。但是，在量子化学计算中，有关于零点能的概念，也就是在零度时候，物质保持了一定的振动以及能量运动，这是物质粒子的基本性质，就如同两平行线不相交这是学科公设，非欧式几何，平行线就可以橡胶。
受热运动加剧也是一种现象，学科最终目的是忠于现象，理论也是为了更好的研究现象。温度就表征了运动的剧烈程度，而且是不争的事实，非要解释也可以，还需要研究，但是没有成行理论之前，实际就是最好的理论。希望说得对你有帮助，理解也只到这里了。加油

Answer 5

分子在永不停息地作物规律运动，而没有告诉我们运动的能量来源。量子力学指出，运动是微观粒子的基本属性。
也就是说分子/原子与生俱来就一直在运动着。他们的动能可以增加，可以减少，但是存在着一个初始动能。追究这部分的能量是没有意义的，就像追究宇宙是怎么来的一样……现在已经证明，当温度达到绝对零度，即零下273摄氏度时，分子就会老老实实地静止下来，然而热力学第三定律告诉我们，绝对零度时达不到的。
能量虽不能产生，但是能量可以转移。当分子接受到外界给予的能量时，就会加剧振动。受热和做功只是传递能量的不同方式而已，他们的本质都是能量传递。现在我们分析一下受热的问题。