物理学 12-5能量均分定理理想气体内能 第五版 自由度( freedom) z益开按大 学号084|05011|08 08本数信 序 理计 学专 级科院业班号 大学物理学B(史永臣52 第十二章气体动理论
第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-5 能量均分定理 理想气体内能 1 一 自由度 (Freedom) 08 级 本 科 0 8 4 05 01 1 08 数 理 学 院 信 计 专 业 一 班 序 号 学号 大学物理学B1(史永臣):52
物理学 12-5能量均分定理理想气体内能 第五版 自由度( Degree. s freedon) 自由度:确定一个物体的空间位置所需的 独立坐标数,常用i表示。i=t+r+s Degrees offreedom: Determined the space position of an object needs independent coordinate numbers, expression i commonly used 自由度类型( The types of degrees offreedom): 平动自由度t( Translational degree offreedom) 转动自由度r( Rotational degree offreedom) 振动自由度s( ibrational degree offreedom) 力学中自由度( Mechanical degrees offreedom) 质点:(1),空间:==3;(2),平面:i=t2;(3,线:}=t1 刚体:()空间=6,=3,=3:(2定轴=1 第十二章气体动理论 2
第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-5 能量均分定理 理想气体内能 2 一 自由度 (Degrees of freedom) 自由度：确定一个物体的空间位置所需的 独立坐标数，常用 i 表示。 Degrees of freedom: Determined the space position of an object needs independent coordinate numbers, expression i commonly used 自由度类型(The types of degrees of freedom) : 平动自由度 t (Translational degree of freedom) 转动自由度 r (Rotational degree of freedom) 振动自由度 s (Vibrational degree of freedom) 力学中自由度(Mechanical degrees of freedom) 质点:(1),空间:i=t=3;(2),平面:i=t=2;(3),线:i=t=1 刚体:(1),空间:i=6,t=3,r=3; (2),定轴:i=r=1 i = t + r + s
物理学 12-5能量均分定理理想气体内能 第五版 分子自由度确定的方法:按分子结构 Determining methods of molecular degrees offreedom According to molecular structure (1)单原子分子( The monatomic molecules): 可视为质点,确定其 空间位置需三个独立坐标 (He) (x、y、z),称为平动自由 p P(x,y,2) 度,如He、Ne等。 单原子分子自由度为: i=3(t=3,r=0,s=0) 第十二章气体动理论
第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-5 能量均分定理 理想气体内能 3 单原子分子自由度为: i= 3 (t=3,r=0,s=0) 可视为质点，确定其 空间位置需三个独立坐标 (x、y、z)，称为平动自由 度 ，如He、Ne等。 (1)单原子分子 (The monatomic molecules)： x O y z ( ) HeP x y z ( , , ) Determining methods of molecular degrees of freedom : According to molecular structure 分子自由度确定的方法：按分子结构
物理学 12-5能量均分定理理想气体内能 第五版 (2)刚性哑铃型双原子分子 (The rigid dumbbell diatomic molecules)+(0,) 确定其空间位置需分两步进行: 首先确定一个质点的位置 需三个独立坐标(x、y、z); AB 再确定两原子连线的方位; (x,y, 可用其与三个坐标轴的夹角 (a、B、)确定,但 cosa+cos B+cosy=1dx 方位角只有两个独立,故需两个坐标确定其方位, 实际上确定了分子的转动状态,称为转动自由度r 刚性哑铃型双原子分子自由度为÷5(3,r=2,5=0).心 第十二章气体动理论
第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-5 能量均分定理 理想气体内能 4 P x y z ( , , ) 2 ( ) O (2) 刚性哑铃型双原子分子 (The rigid dumbbell diatomic molecules) 首先确定一个质点的位置 需三个独立坐标(x、y、z)； 再确定两原子连线的方位； 可用其与三个坐标轴的夹角 (α、β、γ) 确定，但 cos cos cos 1 2 2 2 + + = 方位角只有两个独立,故需两个坐标确定其方位， 实际上确定了分子的转动状态，称为转动自由度r。 刚性哑铃型双原子分子自由度为:i=5(t=3, r =2,s =0). x O y z 确定其空间位置需分两步进行:
物理学 12-5能量均分定理理想气体内能 第五版 (3)刚性多原子分子 The rigid polyatomic molecules) (HO 确定其空间位置需分步进行: 首先确定一个质点的位置需2 三个独立坐标(x、y、z); 再确定两原子连线的方位需 P(x,y, 2) 两个独立坐标(a、); 最后确定绕两原子连线的转动 的角坐标,需一个独立坐标0;x 刚性自由多原子分子自由度为=6(=3,=3,s=0) 般地,由n个原子构成的非刚性多原子分 子,最多有i=3n个自由度,其中平动自由度t3, 转动自由度r=3,振动自由度s=(3n-6)。 第十二章气体动理论
第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-5 能量均分定理 理想气体内能 5 P x y z ( , , ) (3) 刚性多原子分子 (The rigid polyatomic molecules) 2 ( ) H O 首先确定一个质点的位置需 三个独立坐标(x、y、z)； 再确定两原子连线的方位需 两个独立坐标(α、β)； 最后确定绕两原子连线的转动 的角坐标，需一个独立坐标θ； x O y z 刚性自由多原子分子自由度为:i=6(t=3,r=3,s =0) 一般地，由 n 个原子构成的非刚性多原子分 子，最多有 i =3n 个自由度，其中平动自由度t=3 ， 转动自由度 r=3 ，振动自由度 s=(3n-6)。 确定其空间位置需分步进行：