2-4能量均分定理与热容一分子自由度.doc

理学院物理系陈强共京駅堂航氐太孝a E 1 H A N G kfNfVERSlTY§ 2-4能量均分定理与热容一. 分子自由度分子结构单原子双原子多原子分子模型质点由刚性杆连接的两个质点刚体自由度数目356单原子分子可视作质点，具有3个平动自由度刚性双原子分子可视作由刚性杆连接的两个质点， 具有3个平动自由度，2个转动自由度刚性多原子分子可视作刚休，具有3个平动自由度，3个转动自由度 48⑴分子的自由度不仅取决于其内部结构，还取决于 温度2)实际上，双原子、多原子分子并不完全是刚性 的，还有振动自由度但在常温下将其分子作为刚 性处理，能给出与实验大致相符的结果，因此可以 不考虑分子内部的振动，认为分子都是刚性的非刚性双原子分子具有3个平动自由度，2个转动 自由度，1个振动自由度49#理学院物理系陈强第二章热平衡态的统计分布律&、共京航堂就无太竽a E 1 H A N G UNFVFASITY常温”下气休分子一般采用刚性模型: 单原子分子i二3;双原子分子i二5非直线多原子分子i=6高温”下振动模式及能量不可忽略 单原子分子i = 3;双原子分子i二6非直线三原子分子i = 9一般多原子分子i = 3N50

51&处京航堂航无衣爭a E 1 H A N G UNfVFflStTV隹广：在温度为T的平衡状态下，分子的每个自 由度的平均动能均为说明能量按自由度均分定理?经典统计规律，可用玻耳兹曼分布证明是频繁碰撞的结果?有局限性：低温下需要用量子理论！能量按自由度均分定理是经典统计规律52lS—

若不涉及化学反应与核反应，则热力学系统中内能U =粒子热运动动能+粒子间相互作用势能理想气体的内能：对理想气体，只包括分子的平动，转动，振动动能 和振动势能：55：处京4尢愛就比太爭每个气休分子的平均总能量为i2kBT i = t + r + 2s1mol理想气休的内能为・ ・U = NA i kBT = i RT 2 2—vmol理想气休的内能为■U = VIa 丄 kBT■V i RT2?焦耳定律:理想气休的内能仅仅是温度的函数U 二U(T)56HE I H A N G UNGERS 1T¥#理学院物理系陈强

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初步讨论微观粒子按其运动状态的分布规律 运动状态描述：a.经典：坐标、动量；b.量子：波函数、能量微观粒子内禀属性：质量,电荷,自旋依据自旋T费米子、玻色子热力学系统：玻尔兹曼、玻色、费米系统按相互作用强度划分为：近独立系统、强关联系统61