高二物理競(jìng)賽玻爾茲曼分布律重力課件

1若氣體分子處于恒定的外力場(chǎng)（如重力場(chǎng)）中氣體分子在空間位置不再呈均勻分布?xì)怏w分子分布規(guī)律如何一、玻爾茲曼分布律§1、

玻爾茲曼分布律重力場(chǎng)中微粒按高度的分布2麥克斯韋速率分布的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1920.Stern實(shí)驗(yàn)

1934.葛正權(quán)實(shí)驗(yàn)

1955.Milletandkusch實(shí)驗(yàn)葛正權(quán)實(shí)驗(yàn)O---鉍蒸氣源,

溫度為TS1,S2,S3---狹縫Q---圓筒,轉(zhuǎn)速可達(dá)

500轉(zhuǎn)/秒G---玻璃薄板3如氣體分子處于外力場(chǎng)中，分子能量E=Ep+Ek分子勢(shì)能在麥克斯韋速度分布律中，因子分子動(dòng)能理想氣體分子僅有動(dòng)能麥克斯韋速度分布可以看作是無(wú)外場(chǎng)中分子數(shù)按能量的分布4玻爾茲曼將麥?zhǔn)戏植纪茝V為：

在溫度為T的平衡態(tài)下，任何系統(tǒng)的微觀粒子（經(jīng)典粒子）按能量分布都與成正比。玻爾茲曼因子經(jīng)典粒子按能量的分布函數(shù)為：麥克斯韋—玻爾茲曼分布（M—B分布）5外力場(chǎng)中，粒子分布不僅按速率區(qū)v~v+dv間分布，還應(yīng)按位置區(qū)間x~x+dx、y~y+dy、z~z+dz分布該區(qū)間內(nèi)的粒子數(shù)為：玻爾茲曼分布律能量越低的粒子出現(xiàn)的概率越大，隨著能量升高，粒子出現(xiàn)的概率按指數(shù)率減小。(1)對(duì)速度區(qū)間積分可得分布在位置區(qū)間的分子數(shù)為：+討論：6則分子數(shù)密度粒子數(shù)按勢(shì)能分布為勢(shì)能等于零處的分子數(shù)密度+7（2）玻耳茲曼分布適用于一切保守場(chǎng)中的自由粒子（3）氣體等溫氣壓公式：8

例求上升到什么高度時(shí)大氣壓強(qiáng)減為地面的75%？設(shè)空氣溫度為0C，空氣的摩爾質(zhì)量為0.0289

Kg/mol。解：9

剛性雙原子分子分子平均平動(dòng)動(dòng)能分子平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能

單原子分子平均能量10分子平均振動(dòng)能量分子平均能量非剛性分子平均能量非剛性雙原子分子*C11單原子分子：一個(gè)原子構(gòu)成一個(gè)分子多原子分子：三個(gè)以上原子構(gòu)成一個(gè)分子雙原子分子：兩個(gè)原子構(gòu)成一個(gè)分子三個(gè)自由度氫、氧、氮等五個(gè)自由度氦、氬等六個(gè)自由度水蒸汽、甲烷等剛性分子12

自由度數(shù)目

平動(dòng)

轉(zhuǎn)動(dòng)

振動(dòng)單原子分子

303雙原子分子325多原子分子336剛性分子能量自由度分子自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)總13單原子分子能量均分定理（玻爾茲曼假設(shè)）14

氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子任何一個(gè)自由度的平均能量都相等，均為，這就是能量按自由度均分定理.分子的平均總動(dòng)能多原子分子雙原子分子單原子分子平