文档介绍：3 能量均分定理
研究气体的能量时,气体分子不能再看
成质点,微观模型要修改,因为分子有
平动动能,还有转动动能,振动动能。
确定一个物体的空间位置所需要的
独立坐标数目,称为自由度,用i 表示。
1 气体分子运动的自由度 i
如 He, Ne, Ar等…… i =3
t ……平动自由度
i = t =3
(1)单原子分子
(2) 双原子刚性分子
如:O2 , H2 , CO …
r = 2 (,)
总自由度:
i = t + r = 5

C (x, y, z)


0
z
x
y


l
轴
轴的取向:
r ……转动自由度,
质心C平动:
t =3 (x,y,z)
(3) 多原子刚性分子
如:H2O,NH3 ,…
r = 3 (,,)
t =3 (质心坐标 x,y,z)
i = t + r = 6




0
z
x
y



轴
C (x, y, z)
总自由度:
一个平动自由度对应的平均动能为
即:
……能量均分定理
由于分子碰撞频繁,平均地说,能量分配
没有任何自由度占优势。
在温度为T 的平衡态下,分子热运动的每一
个自由度所对应的平均动能都等于
2 能量均分定理
分子看成质点时,
由分子平均平动动能
由于分子的激烈碰撞(几亿次/秒),使平动动能与转动动能不断转换,就能量来说,这些自由度中没有哪一个是特殊的。
平动动能
转动动能
由此可知,分子有 i 个自由度,其平均动能就有i 份 kT/2 的能量。
经典统计物理可以严格证明:在温度为T的平衡态下,物体分子每个自由度的平均动能都相等,且都等于kT/2 ——能量按自由度均分原理
所以,根据能量均分定理,
分子热运动的平均动能(刚性)为
对理想气体,设有N个分子,其内能公式:
:气体系统的摩尔(mol)数。
3 理想气体内能
内能:系统内部动能与势能的总和。