能量均分定理理想气体的内能ppt课件.ppt
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1、上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页一、温度的本质和统计意义一、温度的本质和统计意义VNnmNMNmM/AmolRTNNpVAnkTp 玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数123AKJ1038. 1NRkk32np 理想气体压强公式理想气体压强公式RTMMpVmol理想气体状态方程理想气体状态方程分子平均平动动能分子平均平动动能 kTm23212kv温度温度公式公式上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页宏观可测量量宏观可测量量微观量的统计平均值微观量的统计平均值分子平均平动动能分子平均平动动能 kTm23212kv讨论讨论(1)理想气体分子的平均平动动能只与热
2、力学温)理想气体分子的平均平动动能只与热力学温度度T有关,而且与热力学温度有关,而且与热力学温度T成正比,而与气体的其成正比,而与气体的其它性质无关。它性质无关。(2)温度是气体分子平均平动动能的量度,表征)温度是气体分子平均平动动能的量度,表征分子无规则运动的剧烈程度,温度越高说明分子无规分子无规则运动的剧烈程度,温度越高说明分子无规则运动越剧烈,这就是温度的微观本质。则运动越剧烈,这就是温度的微观本质。上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页(3)它给出了宏观量)它给出了宏观量T与微观量与微观量 的统计平均值的统计平均值关系,因此,温度具有统计意义,对于单个分子或少关系,因此,温度具有统计
3、意义,对于单个分子或少数分子谈温度是无意义的。数分子谈温度是无意义的。k 热热运动与运动与宏观宏观运动的运动的区别区别:温度所反映的是分子:温度所反映的是分子的无规则运动,它和物体的整体运动无关,物体的整的无规则运动,它和物体的整体运动无关,物体的整体运动是其中所有分子的一种有规则运动的表现。体运动是其中所有分子的一种有规则运动的表现。注意注意上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页77 如果盛有气体的容器相对于某坐标系匀速运如果盛有气体的容器相对于某坐标系匀速运动,容器内分子相对于坐标系的速度也增大了。气体动,容器内分子相对于坐标系的速度也增大了。气体温度是否因此而升高?温度是否因此而升高?
4、上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页(A)温度相同、压强相同。)温度相同、压强相同。(B)温度、压强都不同。)温度、压强都不同。(C)温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强)温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强.(D)温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强)温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强.nkTp 解解:TmkkTVN)He()N(2mm)He()N(2pp 1一瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平一瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平动动能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们动动能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们【补充例题补充例题】上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页 2理想气
5、体体积为理想气体体积为 V ,压强为,压强为 p ,温度为,温度为 T ,一个分子一个分子 的质量为的质量为 m ,k 为玻尔兹曼常量,为玻尔兹曼常量,R 为摩为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为:尔气体常量,则该理想气体的分子数为:(A) (B)(C) (D)mpV)(RTpV)(kTpV)(TmpVkTpVnVNnkTp 解解:上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页二、分子的自由度与分子能量自由度二、分子的自由度与分子能量自由度1 1物体自由度物体自由度确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数。确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数。共共:六个自由度:六个自由度;(1)质点)质点
6、在线上运动,一个自由度;在线上运动,一个自由度;在面上运动,两个自由度;在面上运动,两个自由度;在空间运动,三个自由度。在空间运动,三个自由度。定质心位置,三个自由度;定质心位置,三个自由度;定转轴方位,两个自由度;定转轴方位,两个自由度;定刚体绕转轴转过角度,定刚体绕转轴转过角度, 一个自由度。一个自由度。(2)刚体)刚体xyzOzAxyO上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页2分子的自由度分子的自由度i=t+r+s高温体现平动高温体现平动, , 转动和振动;转动和振动;常温体现平动转动,常温体现平动转动,低温只体现平动,低温只体现平动,s=0;r=0。s=0,图图74 双原子刚性分子双原
7、子刚性分子的自由度的自由度OxyzAOzyx决定分子在空间位置所需决定分子在空间位置所需的独立坐标数目。的独立坐标数目。平动自由度平动自由度t 转动自由度转动自由度r 振动自由度振动自由度s上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页分子能量中独立的速度和坐标的平方项数目。分子能量中独立的速度和坐标的平方项数目。3 3分子能量自由度分子能量自由度(1 1)单原子分子)单原子分子运动能量运动能量: :(平动能)(平动能)2k21vmkT23222212121zyxmmmvvv每一独立的速度平方项对应的平均平动动能都相每一独立的速度平方项对应的平均平动动能都相等为等为 。kT21自由度自由度 i =3
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