12-5能量均分定理理想氣體內(nèi)能

1、1某一物體的自由度，就是決定這一物體在空間的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù).（一）在直角坐標(biāo)系中：1、對(duì)質(zhì)點(diǎn)：x、y、z、共3個(gè)自由度，稱(chēng)平動(dòng)自由度 t = 3一 自由度2、對(duì)直線(xiàn)兩點(diǎn)確定一條直線(xiàn)t = 23 ?22、對(duì)直線(xiàn)確定線(xiàn)上一個(gè)點(diǎn)，需 （x、y、z） t=3 個(gè)平動(dòng)自由度;但因故只需所以，直線(xiàn)需要的自由度數(shù)為：確定線(xiàn)的方向，似乎還需 （、）3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度33、對(duì)剛體確定剛體一軸線(xiàn)要5個(gè)自由度 確定剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)加一個(gè)自由度所以，剛體的自由度數(shù)：4視為質(zhì)點(diǎn)：x、y、z、共3個(gè)自由度，稱(chēng)平動(dòng)自由度 t = 3.剛性雙原子分子視為直線(xiàn)，自由度為1、單原子分子：氦（He）、 氖（Ne） i

2、= 32、雙原子分子： H2、O2、CO（二）在直角坐標(biāo)系中分子的自由度： 5非剛性雙原子分子:3、三原子分子：CO2、H2O.剛性三原子(包括三個(gè)以上多原子)分子視為剛體非剛性三原子分子其中 s 為振動(dòng)自由度其中 s 為振動(dòng)自由度6 剛性分子自由度 單原子分子 3 0 3雙原子分子 3 2 5多原子分子 3 3 6分子自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)總7二 能量按自由度均分原理每個(gè)自由度 上都 得到了相同 的 （1/2） k T 的平均平動(dòng) 動(dòng)能1、分子平均平動(dòng)動(dòng)能 按自由度均分8推廣：在一定溫度的平衡態(tài)下，所有物質(zhì)的分子在每個(gè)自由度上（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)） 都有一份相同的平均動(dòng)能，其值為 （1/2 ）k T2

3、、分子平均動(dòng)能 按自由度均分分子平均動(dòng)能的總和之一般形式：分子平均動(dòng)能按自由度均分的原則是統(tǒng)計(jì)規(guī)律93、能量按自由度均分原理氣體系統(tǒng)內(nèi)部能量分子平均動(dòng)能的總和（平動(dòng)、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）原子間振動(dòng)平均勢(shì)能的總和分子間相互作用的勢(shì)能總和理想氣體內(nèi)能分子平均動(dòng)能的總和原子間振動(dòng)平均勢(shì)能的總和氣體系統(tǒng)內(nèi)部能量總和稱(chēng)為氣體的內(nèi)能10一個(gè)分子的平均總內(nèi)能為：4、理想氣體的內(nèi)能(剛性分子)1摩爾理想氣體的內(nèi)能為質(zhì)量為m的理想氣體的內(nèi)能為結(jié)論：一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能，只取決于分子的自由度和氣體的 溫度，與氣體的體積、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。即：內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)！一個(gè)分子的平均總動(dòng)能(分子平均動(dòng)能)11 例：一容器內(nèi)貯氧氣，其壓強(qiáng) ，溫度為 。 求：（1）單位體積內(nèi)的分子數(shù)； （2）氧氣的密度； （3）氧分子的質(zhì)量； （4）氧分子的平均平動(dòng)動(dòng)能和平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能； （5）若氧分子是剛性雙原子分子，單位體積內(nèi)氧氣的內(nèi)能是多少？12解：（1）根據(jù)公式 得單位體積內(nèi)的分子數(shù)（2）根據(jù)密度的定義和理想氣體物態(tài)方程得氧氣的密度（3）氧分子的質(zhì)量13（4）分子的平均平動(dòng)動(dòng)能和平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能分別為（5）單位體積內(nèi)氧氣的內(nèi)能1412-4 理想氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能 與溫度的關(guān)系選擇進(jìn)入下一節(jié)：12-5 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能12-6 麥克斯韋