能量均分定理理想气体内能课件.ppt
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1、第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版12-512-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体理想气体内能内能第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版一一 自由度自由度 表明:表明:分子分子平均平动动能平均平动动能有三个有三个速度的二次方速度的二次方项项,与每一个速度二次方项对应的平均动能都,与每一个速度二次方项对应的平均动能都是相等的,等于是相等的,等于KT/22第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 1
2、2-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版(1)单原子分子平均能量单原子分子平均能量单原子分子可以看成质点,单原子分子可以看成质点,只需考虑其平动。只需考虑其平动。3第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版(2)刚刚性性双双原子分子原子分子 分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均转动动能分子平均转动动能4第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版yz5(3.)非刚非刚性性双
3、双原子分子原子分子 分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均转动动能分子平均转动动能分子平均振动能量分子平均振动能量叫约化质量叫约化质量?双原子分子中两个原子相对质心的动能双原子分子中两个原子相对质心的动能6第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版定义:定义:自由度自由度 分子能量中分子能量中独立的独立的速度和坐标的二次方速度和坐标的二次方项项数目数目叫做叫做分子能量自由度分子能量自由度的数目的数目,简称自简称自由度,用符号由度,用符号 表示表示.自由度数目自由度数目 平平动动 转转动动 振振动动7第十
4、二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版 刚性刚性分子能量自由度分子能量自由度 单单原子分子原子分子 3 0 3双双原子分子原子分子 3 2 5多多原子分子原子分子 3 3 6分子分子自由度自由度平动平动转动转动总总8第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版二二 能量均分定理(玻耳兹曼假设)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,均为度的平均
5、能量都相等,均为 ,这就是,这就是能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理.分子的平均能量分子的平均能量9第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版三三 理想气体的内能理想气体的内能理想气体的内能理想气体的内能:分子动能和分子内原子:分子动能和分子内原子间的势能之和间的势能之和.(1)1 mol 理想气体的内理想气体的内能能 系统的内能系统的内能 =分子的动能分子的动能+分子内原子间分子内原子间的势能的势能+分子之间的作用势能分子之间的作用势能分子间相互作用分子间相互作用可以忽略不计可以忽略不计分子间相互
6、作用的势能分子间相互作用的势能=010第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-5 12-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能物理学物理学第五版第五版 理想气体的理想气体的内能内能 理想气体理想气体内能变化内能变化 11选择进入下一节:选择进入下一节:12-612-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律12第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律物理学物理学第五版第五版实验装置实验装置一一 测定气体分子速率分布的实验测定气体分子速率分布的实验金属蒸气金属蒸气显显示示屏屏狭狭缝缝接抽气泵接
7、抽气泵13第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律物理学物理学第五版第五版分子速率分布图分子速率分布图:分子总数分子总数 :间的分子数间的分子数.表示速率在表示速率在 区间区间的分子数占总数的百分比的分子数占总数的百分比.14速率分布函数定义速率分布函数定义:oprobabilityprobability一般与一般与 V V 成正比成正比,不能说明不能说明分子随速率的详细分布分子随速率的详细分布(1 1)速率分布函数)速率分布函数表示在温度为表示在温度为T 的平衡状态下,的平衡状态下,速率在速率在 v 附近附近单位速单位速率
8、区间率区间 的分子数占总数的百分比的分子数占总数的百分比.物理意义物理意义15(2)表示速率在表示速率在 区间区间的分子数的分子数占占总分子数总分子数的百分比的百分比.速率在速率在 内分子数:内分子数:16第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律物理学物理学第五版第五版速率在速率在 内分子数:内分子数:速率位于速率位于 区间的区间的分子数:分子数:速率位于速率位于 区间的分区间的分子数占总数的百分比:子数占总数的百分比:17第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速
9、率分布律物理学物理学第五版第五版麦氏麦氏分布函数分布函数二二 麦克斯韦气体分子速率分布定律麦克斯韦气体分子速率分布定律速率分布曲线图速率分布曲线图18第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律物理学物理学第五版第五版三三 三种统计速率三种统计速率(1)最概然速率最概然速率根据分布函数求得根据分布函数求得19第十二章第十二章 气体动理论气体动理论12-6 12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律物理学物理学第五版第五版 将函数将函数f(v)f(v)对对v v求导得求导得20第十二章第十二章 气体动理论气体动
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