[物理]5-8 能量均分定理理想气体内能.ppt

（1） （2） 1 已知分子数 ，分子质量 ，分布函数 . 求 （1） 速率在 间的分子数；（2）速率在 间所有分子动能之和 . 解 讨论 3 如图示两条 曲线分别表示氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线， 从图上数据求出两气体最概然速率. 2 000 解 12-5 能量均分定理 理想气体内能 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律 *12-7 玻耳兹曼能量分布律 等温气压公式 12-8 气体分子平均碰撞次数和平均自由程 氮气分子在270C时的平均速率为476m.s-1. 矛盾 气体分子热运动平均速率高， 但气体扩散过程进行得相当慢。 克劳修斯指出：气体分子的速度虽然很大，但前进中要与其他分子作频繁的碰撞，每碰一次，分子运动方向就发生改变，所走的路程非常曲折。 气体分子平均速率 ? 12-8 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 第十二章 气体动理论 12-5 能量均分定理 理想气体内能 物理学 第五版 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 第十二章 气体动理论 12-8 分子平均碰撞次数和平均自由程 物理学 第五版 第十二章 气体动理论 12-5 能量均分定理 理想气体内能 物理学 第五版 * 12-5 能量均分定理 理想气体内能 一 自由度 表明： 分子平均平动动能有三个速度的二次方项，与每一个速度二次方项对应的平均动能都是相等的，等于KT/2 单原子分子平均能量 (1) 单原子分子可以看成质点，只需考虑其平动 分子平均平动动能 (2) 刚性双原子分子 分子平均平动动能 分子平均转动动能 氢气（H2）、氧气（O2）、氮气（N2）等为双原子分子气体。可用两个距离不变的刚性质点模型来代替。 y z 刚性双原子分子 H2O CH4 刚性多原子分子 选择两原子的连线方向作为X轴，分子对X轴的转动惯量JX=0 对任何轴的转动惯量都不等于0 分子平均转动动能有3个平方项 X (3.) 非刚性双原子分子 分子平均平动动能 分子平均转动动能 分子平均振动能量 叫约化质量 双原子分子中两个原子相对质心的动能 相对平衡位置的位移 * 定义：自由度 分子能量中独立的速度和坐标的二次方项数目叫做分子能量自由度的数目, 简称自由度，用符号 表示. 自由度数目 平动 转动 振动 刚性分子能量自由度 单原子分子 3 0 3 双原子分子 3 2 5 多原子分子 3 3 6 分子 自由度 平动 转动 总 二 能量均分定理（玻耳兹曼假设） 气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都相等，均为 ，这就是能量按自由度均分定理 . 分子的平均能量 三 理想气体的内能 理想气体的内能 ：分子动能和分子内原子间的势能之和. (1)1 mol 理想气体的内能 系统的内能 = 分子的动能 + 分子内原子间的势能+ 分子之间的作用势能 理想气体，分子间相互作用可以忽略不计 分子间相互作用的势能=0 理想气体的内能 理想气体内能变化 即：内能是温度的单值函数！ 一定量的某种理想气体的内能，只取决于分子的自由度和气体的温度 例 M1= 2. 0×10 –3 kg · mol -1 M2= 4. 00×10 –3 kg · mol -1 例 1标准大气压（1atm)=1.103 10 Pa 某氧器瓶内，氧气的压强 1.00 atm 温度 27 C 视为理想气体，平衡态 氧分子的平均平动动能 ； 分子数密度 由 3 2 1.38 10 23 27+273 3 2 J 6.21 10 21 由 3 2 3 2 3 2 1.103 10 5 6.21 10 21 25 2.66 10 个 选择进入下一节： 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律 实验装置 一 测定气体分子速率分布的实验 金属蒸气 显示屏 狭缝 接抽气泵 速率分布函数定义： o probability 一般与?V 成正比,不能说明分子随速率的详细分布 （1）速率分布函数 表示在温度为T 的平衡状态下，速率在v附近单位速率区间的分子数占总数的百