文档介绍：分子物理学
第1页，本讲稿共34页
第一节理想气体压强公式
一. 基本概念
微观量: 描述单个分子的物理量,
宏观量: 描述整个系统的物理量,，而不是一个力学规律
3，压强公式不能直接用实验验证
第11页，本讲稿共34页
第一节理想气体压强公式
三、温度与分子平均平动能的关系
阿佛伽德罗定律：在相同温度和压强下，各种气体在相同体积内所包含的分子数都相同
第12页，本讲稿共34页
第一节理想气体压强公式
温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度，或者说，温度是分子平均平动能的量度
第13页，本讲稿共34页
第一节理想气体压强公式
道尔顿分压定律：混合气体的压强等于组成混合气体的各成分的分压强之和。
第14页，本讲稿共34页
第二节能量按自由度均分的原理
一　自由度数
自由度数: 决定一个物体空间位置所需要的独立坐标数
质点的自由度数
刚体的自由度数
空间中的质点 ( 3个)
受限制的质点 ( 1, 2, 3 )
质心的位置（3个）
转轴的方位（2个）
刚体对起始位置转过的角度（1个）
第15页，本讲稿共34页
第二节能量按自由度均分的原理
分子的自由度数
单原子分子：(3个)
双原子分子: (5个)
多原子分子: (6个)
n个原子组成的非刚性分子: 最多有3n个自由度
第16页，本讲稿共34页
第二节能量按自由度均分的原理
能量按自由度均分定理：在温度为T的平衡状态下，物质分子的每一个自由度均具有相同的平均动能，其大小为
二能量按自由度数均分定理
第17页，本讲稿共34页
第二节能量按自由度均分的原理
处于平衡态温度为 T 的理想气体, 若将气体分子看作刚性分子, 如果分子有 t 个平动自由度, r 个转动自由度,s个振动自由度则气体分子的平均总动能:
气体分子的平均总能量:
第18页，本讲稿共34页
第二节能量按自由度均分的原理
一定量理想气体的内能--组成气体的全部分子的能量之和.
1mol理想气体的内能
分子的平均总能量为
一定质量m理想气体的内能
三理想气体的内能
理想气体的内能与其质量, 自由度, 温度成正比.
第19页，本讲稿共34页
麦克斯韦1859年首次用统计方法从理论上解决了气体分子运动速率问题,并不久就为实验所证实.
麦克斯韦(James Clerk Maxwell 1831-1879)英国物理学家
第三节分子的速率
一麦克斯韦速率分布定律
第20页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
麦克斯韦速率分布定律
意义：表示分布在速率v
附近的单位速率区间内的分子数占总分子数的比率。
第21页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
表示速率在区间的分子数占总分子数的百分比 .
归一化条件
第22页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
麦克斯韦速率分布函数
m`, T 给定, 函数的形式可概括为
第23页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
f(v)
f(vp3)
v
vp
f(vp1)
f(vp2)
T1
T3
T2
温度越高，速率大的分子数越多
T1<T2<T3
第24页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
二三种分子速率
1）最概然速率
第25页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
2）平均速率
第26页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
3）方均根速率
第27页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
第28页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
同一温度下不同气体的速率分布
N2 分子在不同温度下的速率分布
第29页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
例如图示两条曲线分别表示氢气和
氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线，从图
上数据求出氢气和氧气的最概然速率 .
2000
第30页，本讲稿共34页
第三节分子的速率
三. 玻尔兹曼能量分布率
玻尔兹曼在麦克斯韦速率分布的基础上,研究了气体在保守力场中,各种速度的分子在空间的分布规律.
德裔奥地利物理学家玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann, 1844-1906)
第31