物理学教学课件7-3能量均分定理

1、一一. .自由度自由度 201322ktmktv222213vvvvxyz22200011112222xyzmmmktvvv 单原子分子平均能量单原子分子平均能量kt213yzxo7-3 能量均分定理能量均分定理 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222kt000111222cxcyczmmmvvv分子平均转动动能分子平均转动动能22kr1122yzii自由度自由度 确定一个物体的空间位置所需要的独立确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。坐标数目。 以刚性分子（分子内原子间距离保持不以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例变）为例he2ooh23nhxzy)

2、,(zyxc 双原子分子双原子分子xzy),(zyxc单原子分子单原子分子平动自由度平动自由度t=33 rti平动自由度平动自由度t=3转动自由度转动自由度r=25rtixzy),(zyxc 三原子分子三原子分子平动自由度平动自由度t=3转动自由度转动自由度r=36 rti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 刚性刚性分子能量自由度分子能量自由度 tri分子分子自由度自由度平动平动转动转动总总it r s 自由度数目自由度数目 平平动动 转转动动 振振动动(s0)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

3、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动能都相等，均为度的平均动能都相等，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 .kt21 分子的平均动能分子的平均动能kti2it r s 其中自由度数目其中自由度数目刚性分子刚性分子it r 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：分子动能和分子内原子间的势能之和子间的势能之和.rtine2a 1 mol 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rtie2tried2d 理想气体内能变化理想气体内能变化 讨论讨论kt21（1

4、）rti2（4）kti2（2）kt23（3）下列各式的意义下列各式的意义例例7-1 .7-1 .将水蒸汽分解为同温度的氢气和氧将水蒸汽分解为同温度的氢气和氧气，即气，即 22222ohoh也就是也就是2 2摩尔的水蒸气分解为同温度的摩尔的水蒸气分解为同温度的2 2摩尔摩尔氢气和氢气和1 1摩尔氧气，当不计振动自由度时，摩尔氧气，当不计振动自由度时，求此过程中内能的增量。求此过程中内能的增量。 解解：当不计振动自由度时，由理想气体当不计振动自由度时，由理想气体内能公式内能公式rtie2rtie22摩尔摩尔 的内能为的内能为oh2rtrteoh626222摩尔摩尔 的内能为的内能为2hrtrteh525221摩尔摩尔 的内能为的内能为2orteo252rteeeeohoh23222%25)6/(23/2rtrteeoh内能增量的百分比为内能增量的百分比为 故内能的增量为故内能的增量为1253222ertrt 前53222ertrt 后125611ttt 解：解：氢气的自由度为氢气的自由度为5，氦气的自由度为，氦气的自由度为3，混合前两种气体的总内能为混合前两种气体的总内能为气体混合前后内能相等，则有气体混合前后内能相等，则有例例7-2.7-2.1摩尔温度为摩尔温度为t1 1氢气与氢气与2 2摩