分子热运动的参考系是什么？

分子热运动的参考系是什么？

一句话概括：相对于质心系。

初中老师会告诉你这是“分子热运动的能量”，但是其实在物理学里，它的真正名字叫做“内（动）能”。（真正的内能还要包含相互作用能。）

以下假设题主想要进一步学习内能的物理意义。可能需要基础向量和导数知识（都是高中课内知识！）。以下为物竞基础内容。如果没有兴趣可以直接跳过分划线之间的部分。

简单来说，质心是从远处看一个物体时质量的中心。这是一种形象的理解，你现在不需要理解它的深层物理含义。

质心的定义式：

显然， 是体系总质量，记作 。

现在，我们定义相对之心的物理量（位矢，以及速度、动量、能量……等等）：我们把地面系各质点的物理量下标 ，质心物理量下标，相对质心（也即质心系）中物理量下表 。

显然有 ；

对时间求导有 ；

那么，我们可以得到动量的“柯尼希定理”

通过简单化简，我们可以知道动量的“柯尼希定理”：

总动量：

质心动量：

相对质心动量：

简单观察：

简单观察可得，相对质心动量为零；质心动量=总动量；最重要的是：

总动量=质心动量+相对质心动量.

至于叫“柯尼希定理”的原因，是因为形式上非常相似。

现在可以理解“质量中心”的另一层含义：质心系下，动量为零。所以质心系又叫零动量系。

柯尼希定理：系统总动能=质心动能+质心系动能.

下面来推导：

总能量：

而

观察：

质心动能：

质心系动能：

即是

是不是很简单？

再来简单解释下内（动）能和分子热运动的关系：通常对于一个多质点体系，我们把质心系动能叫做它的内（动）能。而一个宏观物体中每一个分子的运动也可以理解为质心的运动和相对质心的运动。质心运动就对应了宏观物体的动能，相对质心运动就是题主所说的“热运动”。

当然，宏观物体存在转动时，如果仍采取刚才的计算方法，那么转动动能也会计算进内能中。这从定义上还是对的，但是叫做“热运动”有点不合适。（想象一下骑自行车时候转动的轮胎，哈哈。）

所以我们取总体系动能-宏观动能=热运动动能。

从这个观点出发，可以知道分子热运动参考的是质心系。

如上。