2022年理想气体内能ppt课件
15页1、.74 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能一、自由度一、自由度l定义:定义:确定一个物体的空间位置所需要的独确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目立坐标数目自由度。自由度。l质点的自由度质点的自由度直线运动直线运动 x 一个自由度一个自由度 i=1平面运动平面运动 x,y 两个自由度两个自由度 i=2空间运动空间运动 x,y,z 三个自由度三个自由度 i=3l自由刚体自由刚体i=6 3 3个平动个平动 3 3个转动个转动一个坐标一个坐标q q 决定刚体转过的角度决定刚体转过的角度两个独立的两个独立的a a,b b 决定转轴空间位置决定转轴空间位置三个独立的坐标三个独立的坐标 x,y,z 决定转轴上一点决定转轴上一点xyzOA(x,y,z)xyza ab bq q作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CXEORMLHG HJCMOTUAP Z510149772 这是第这是第1页页.74 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能一、自由度定义:确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目理想气体内能一、自由度定义:确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目自由度。
2、质点的自由度直线运动自由度。质点的自由度直线运动 x 一个自由度一个自由度 i=1平面运动平面运动 x,y 两个自由度两个自由度 i=2空间运动空间运动 x,y,z 三个自由度三个自由度 i=3自由刚体自由刚体i=6 3个平动个平动 3个转动一个坐标个转动一个坐标q 决定刚体转过的角度两个独立的决定刚体转过的角度两个独立的a,b 决定转轴空间位置三个独立的坐标决定转轴空间位置三个独立的坐标 x,y,z 决定转轴上一点决定转轴上一点A(x,y,z).l刚性杆:刚性杆:x,y,z,i=5l刚体定轴转动:刚体定轴转动:i=1l 分子的自由度分子的自由度单原子单原子 i=3 自由质点自由质点双原子双原子 i=5 刚性杆刚性杆多原子多原子 i=6 自由刚体自由刚体l说明:说明:一般来说,一般来说,n3个原子组成的分子,共有个原子组成的分子,共有3n个自由度,个自由度,其中其中3个平动自由度,个平动自由度,3个转动自由度,个转动自由度,(3n-6)个振动自由度。当个振动自由度。当气体处于低温状态时,可把分子视为刚体。气体处于低温状态时,可把分子视为刚体。A(x,y,z)xyza ab bq q作者
3、作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CXEORMLHG HJCMOTUAP Z510149772 这是第这是第2页页.刚性杆:刚性杆:x,y,z,i=5刚体定轴转动:刚体定轴转动:i=1 分子的自由度单原子分子的自由度单原子 i=3 自由质点双原子自由质点双原子 i=5 刚性杆多原子刚性杆多原子 i=6 自由刚体说明:一般来说,自由刚体说明:一般来说,n3个原子组成的分子,共有个原子组成的分子,共有3n个自由度,其中个自由度,其中3个平动自由度,个平动自由度,3个转动自由度,个转动自由度,(3n-6)个振动自由度。当气体处于低温状态时,可把分子视为刚体。个振动自由度。当气体处于低温状态时,可把分子视为刚体。.l 一个分子的平均平动能为一个分子的平均平动能为二、能量均分定理:二、能量均分定理:结论:结论:分子的每一个平动自由度上具有相同的平均平动动分子的每一个平动自由度上具有相同的平均平动动能,都是能,都是kT/2,或者说分子的平均平动动能,或者说分子的平均平动动能3kT/2是均匀地是均匀地分配在分子的每一个自由度上分配在分子的每一个自由度上平方项的平均值平方项的平均值平动自由度
4、平动自由度作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CXEORMLHG HJCMOTUAP Z510149772 这是第这是第3页页.一个分子的平均平动能为二、能量均分定理:结论:分子的每一个平动自由度上具有相同的平均平动动能,都是一个分子的平均平动能为二、能量均分定理:结论:分子的每一个平动自由度上具有相同的平均平动动能,都是kT/2,或者说分子的平均平动动能,或者说分子的平均平动动能3kT/2是均匀地分配在分子的每一个自由度上是均匀地分配在分子的每一个自由度上.能量按自由度均分定理:能量按自由度均分定理:说明:说明:是统计规律,只适用于大量分是统计规律,只适用于大量分子组成的系统。子组成的系统。气体分子无规则碰撞的结果。气体分子无规则碰撞的结果。统计物理可给出严格证明。统计物理可给出严格证明。推广:推广:在温度为在温度为T 的平衡态下,分子的每一个转动自由度的平衡态下,分子的每一个转动自由度上也具有相同的平均动能,大小也为上也具有相同的平均动能,大小也为kT/2。在温度为在温度为T的平衡态下,气体分子每个自由度的平衡态下,气体分子每个自由度的平均动能都相等,都等于的平均动能都
5、相等,都等于kT/2。这就是这就是能量能量按自由度均分定理按自由度均分定理,简称,简称能量均分定理。能量均分定理。单原子分子单原子分子 i=3 k=3kT/2 双原子分子双原子分子 i=5 k=5kT/2多原子分子多原子分子 i=6 k=6kT/2作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CXEORMLHG HJCMOTUAP Z510149772 这是第这是第4页页.能量按自由度均分定理:说明:是统计规律,只适用于大量分子组成的系统。能量按自由度均分定理:说明:是统计规律,只适用于大量分子组成的系统。气体分子无规则碰撞的结果。统计物理可给出严格证明。推广:在温度为气体分子无规则碰撞的结果。统计物理可给出严格证明。推广:在温度为T 的平衡态下,分子的每一个转动自由度上也具有相同的平均动能,大小也为的平衡态下,分子的每一个转动自由度上也具有相同的平均动能,大小也为kT/2。在温度为。在温度为T的平衡态下,气体分子每个自由度的平均动能都相等,都等于的平衡态下,气体分子每个自由度的平均动能都相等,都等于kT/2。这就是能量按自由度均分定理,简称能量均分定理。单原子分子。这就是能量按自由
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