能量驶自由度均分原理 理翘气体的内能
1 能量按自由度均分原理 理想气体的内能
能量按自由度均分原理 分子平均平动动能:622=°kT 气体分子除平动外,还有转动和分子内原子之间的振动。 考虑分子的能量时,要考虑分子各种运动的能量。 将理想气体模型稍作修改,即将气体分为单原子分 子气体,双原子分子气体,多原子分子气体。 作为统计初步,可不考虑分子内部的振动,而认为 分子是刚性的。 1自由度—描述物体运动自由程度的物理量。 在力学中,自由度是指决定一个物体的空间位置所 需要的独立坐标数 所谓独立坐标数是指描写物体位置所需的最少的 坐标数
2 一、能量按自由度均分原理 分子平均平动动能： kT 2 3 = 2 2 1 mv t = 将理想气体模型稍作修改，即将气体分为单原子分 子气体，双原子分子气体，多原子分子气体。 考虑分子的能量时，要考虑分子各种运动的能量。 作为统计初步，可不考虑分子内部的振动，而认为 分子是刚性的。 气体分子除平动外,还有转动和分子内原子之间的振动。 1.自由度 在力学中，自由度是指决定一个物体的空间位置所 需要的独立坐标数. 所谓独立坐标数是指描写物体位置所需的最少的 坐标数。 ——描述物体运动自由程度的物理量
例如:物体沿一维直线运动,最少 只需一个坐标,则自由度数为1。影影影 轮船在海平面上行驶,要描 写轮船的位置至少需要两维坐 标,则自由度为2。 但对于火车在轨道上行驶时 自由度是多少呢? 自由度是1,由于受到轨道限 制有一维坐标不独立。 飞机在天空中飞翔,要描写 飞机的空间位置至少需要三维 坐标,则自由度为3
3 例如： x 轮船在海平面上行驶，要描 写轮船的位置至少需要两维坐 标，则自由度为 2 。 飞机在天空中飞翔，要描写 飞机的空间位置至少需要三维 坐标，则自由度为 3 。 但对于火车在轨道上行驶时 自由度是多少呢？ 自由度是 1，由于受到轨道限 制有一维坐标不独立。 物体沿一维直线运动，最少 只需一个坐标，则自由度数为 1
1.一个质点 描写它的空间位置,需要3 o P(,y, 2) 个平动自由度,t=3 2两个刚性质点 y 描写其质心位置需3个平 动自由度,t=3 描写其绕x、y轴转动需2个转动自 由度,绕轴的转动能量可不计, 2 总自由度数:i=t+r=3+2=5 3.三个或三个以上的刚性质点 平动自由度t=3 转动自由度r=3 总自由度L=t+r=3+3=6
4 z y x o 2.两个刚性质点 描写其质心位置需 3个平 动自由度， 描写其绕 x 、 y轴转动需 2个转动自 由度，绕 z轴的转动能量可不计， t = 3 r = 2 总自由度数：i = t + r = 3 + 2 = 5 1. 一个质点 t = 3 z y x P(x, y,z) o 描写它的空间位置，需要 3 个平动自由度， 3.三个或三个以上的刚性质点i = t + r = 3 + 3 = 6 t = 3 r = 3 平动自由度 转动自由度 总自由度
2气体分子自由度 对于理想气体在常温下,分子内各原子间的 距离认为不变,只有平动自由度、转动自由度。 1单原子分子气体 例如:He、Ne、Ar。其模型可用一个质点来代替。 平动自由度t=3 总自由度L=t+r=3+0=3 转动自由度r=0 2刚性双原子分子气体 例如:氢气(H2)、氧气(O2)等为双原子分子 气体。其模型可用两个刚性质点模型来代替。 平动自由度t=3 转动自由度r=2 总自由度L=t+r=3+2=5
5 对于理想气体在常温下，分子内各原子间的 距离认为不变，只有平动自由度、转动自由度。 2.气体分子自由度 1.单原子分子气体 例如：He、Ne、Ar。其模型可用一个质点来代替。 平动自由度 t = 3 转动自由度 r = 0 总自由度 i = t + r = 3 + 0 = 3 2.刚性双原子分子气体 例如：氢气（H2）、氧气（O2）等为双原子分子 气体。其模型可用两个刚性质点模型来代替。 平动自由度 t = 3 转动自由度 r = 2 总自由度 i = t + r = 3 + 2 = 5