气体压强与能量均分定理.ppt

四、关于温度的几点说明 在相同温度下，由两种不同分子组成的气体， 当温度T=0时，气体的平均平动动能为零，这时气体分子的热运动将停止。然而事实上是绝对零度是不可到达的，因而分子的运动是用不停息的。 用分子运动的观点描述物体的 固、液、气三种状态 答：1、在低温时，分子运动不剧烈，彼此被束缚在各自的平衡位置附近做微小的振动，此时为固态。 用分子运动的观点描述物体的状态 2、随着温度的升高，分子无规则热运动剧烈到一定程度，分子间的作用力已不能把分子束缚在平衡位置做微小振动，但还不足以使分子彼此分散开来，此时表现为液态。 用分子运动的观点描述物体的状态 3、当温度进一步升高时，无规则热运动剧烈程度到达一定程度，不但分子的平衡位置不存在，而且分子之间也不能保持一定的距离，此时分子相互分散运动，分子的运动可认为是自由运动，此时表现为气态。 第一节 小结 气体动理论的基本观点 理想气体的微观模型 理想气体压强公式 理想气体的温度 第3章 第2节 能量均分定量 1、自由度 2、能量均分定理 3、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。 质点的自由度 直线运动 x 一个自由度 i=1 平面运动 x,y 两个自由度 i=2 空间运动 x,y,z 三个自由度 i=3 x y z O 刚性杆： A(x,y,z) x y z a b q i=5 3个平动 及 2个转动 两个独立的a， b 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 自由刚体 i=6 3个平动 及 3个转动 一个坐标q 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 x,y,z 决定转轴上一点 A(x,y,z) x y z a b q 刚性分子的自由度 单原子 i=3 类似自由质点 双原子 i=5 类似刚性杆 多原子 i=6 类似自由刚体 一般来说，n≥3个原子组成的非刚性分子，共有3n个自由度. 其中 3个平动自由度， 3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。 非刚性分子的自由度 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3kT/2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： 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kT/2。 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kT/2。 这就是能量按自由度均分定理，简称能量均分定理。 如果某种气体有t个平动自由度，r个转运自由度，s个振动自由度，则分子的 平均平动动能为(t*kT)/2、 平均转动动能为(r*kT)/2 、 平均振动动能分别为(s*kT)/2, 则分子的平均总动能为： 分子的平均总动能为： 对于每一个振动自由度，分子除了具有kT/2的平均振动动能外，还具有kT/2的平均振动势能，所以分子的平均总能量为： 热力学系统的内能 热力学系统的内能是指气体分子各种形态的动能与势能的总和。即系统所包含的全部分子的能量总和称为系统的内能。 三、理想气体的内能 分子的自由度为 i，则一个分子能量为i*kT/2， 每1摩尔理想气体，有个NA分子，内能 m/M 摩尔理想气体，内能 其中k=R/NA m为气体质量 M为摩尔质量 理想气体的内能变化 说明： 理想气体的内能与温度和分子的自由度有关。 内能仅是温度的函数，即E=E(T)，与P，V无关。 状态从T1→T2,不论经过什么过程，内能变化为 练习： P35 例3-2 P45 3-1~3-5 第三章 分子物理学 第1节 理想气体压强 1 理想气体的微观模型 、统计规律 2 理想气体的压强公式 3 理想气体分子的平均平动动能与温度的的关系 描述系统整体特征和属性的物理量 。 例如：气体质量、体积、压强、温度等。 气体平衡态可用压强 P 、体积 V、温度 T 描述， P、V、T 称为气体的状态参量 。 微观量： 描述单个微观粒子运动状态的物理量。 例如：分子质量、位置、速度、动量、能量等。 宏观量： 宏观量与微观量 气体动理论的基本观点 分子的观点：宏观物体是由大量微粒——分子（或原子）组成的。 分子运动的观点：物体中的分子处于永不停息的无规则运动中，其激烈程度与温度有关。 分子力的观点：分子之间存在着相互作用力。 1 理想气体的微观模型 统计规