理想氣體的內(nèi)能能量均分定理

第二講理想氣體的內(nèi)能能量均分定理1整理ppt本次課內(nèi)容§7-3

溫度的統(tǒng)計(jì)解釋§7-4

理想氣體的內(nèi)能、能量均分定理課本pp232—241；練習(xí)冊(cè)第十六單元2整理ppt一、溫度的統(tǒng)計(jì)解釋溫度是氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能大小的量度§7-3溫度的統(tǒng)計(jì)解釋3整理ppt溫度T

的物理意義3〕在同一溫度下，各種氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能均相等。熱運(yùn)動(dòng)與宏觀運(yùn)動(dòng)的區(qū)別：溫度所反映的是分子的無規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，它和物體的整體運(yùn)動(dòng)無關(guān)，物體的整體運(yùn)動(dòng)是其中所有分子的一種有規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn).

1）溫度是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的量度（反映熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度）.注意2〕溫度是大量分子的集體表現(xiàn)，個(gè)別分子無意義.4整理ppt〔A〕溫度相同、壓強(qiáng)相同?！睟〕溫度、壓強(qiáng)都不同?！睠〕溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng).〔D〕溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng).解一瓶氦氣和一瓶氮?dú)饷芏认嗤?，分子平均平?dòng)動(dòng)能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，那么它們討論5整理ppt例理想氣體體積為V，壓強(qiáng)為p，溫度為T,一個(gè)分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為摩爾氣體常量，那么該理想氣體的分子數(shù)為：（A）（B）（C）（D）解6整理ppt例:〔1〕在一個(gè)具有活塞的容器中盛有一定的氣體。如果壓縮氣體并對(duì)它加熱，使它的溫度從270C升到1770C，體積減少一半，求氣體壓強(qiáng)變化多少？〔2〕這時(shí)氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能變化多少？解：7整理ppt(2)8整理ppt二、氣體分子的方均根速率大量分子速率的平方平均值的平方根氣體分子的方均根速率與氣體的熱力學(xué)溫度的平方根成正比，與氣體的摩爾質(zhì)量的平方根成反比。分子平均平動(dòng)動(dòng)能9整理ppt一、自由度

確定一個(gè)物體的空間位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。以剛性分子〔分子內(nèi)原子間距離保持不變〕為例§7-4能量均分定理理想氣體的內(nèi)能10整理ppt雙原子分子單原子分子平動(dòng)自由度t=3平動(dòng)自由度t=3轉(zhuǎn)動(dòng)自由度r=2三原子分子平動(dòng)自由度t=3轉(zhuǎn)動(dòng)自由度r=311整理ppt2、能量均分定理氣體分子沿x,y,z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的平均平動(dòng)動(dòng)能完全相等，可以認(rèn)為分子的平均平動(dòng)動(dòng)能均勻分配在每個(gè)平動(dòng)自由度上。12整理ppt(2.)平衡態(tài)各自由度地位相等每一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度每一振動(dòng)自由度也具有與平動(dòng)自由度相同的平均動(dòng)能,其值也為條件：在溫度為T的平衡態(tài)下(1.)每一平動(dòng)自由度具有相同的平均動(dòng)能每一平動(dòng)自由度的平均動(dòng)能為13整理ppt3.表述

在溫度為T的平衡態(tài)下物質(zhì)(汽液固)分子每個(gè)自由度具有相同的平均動(dòng)能其值為1)能量分配沒有占優(yōu)勢(shì)的自由度2)注意紅框框中“詞〞的物理含義物質(zhì)：對(duì)象無限制---普遍性的一面平衡態(tài)：對(duì)狀態(tài)的限制平均動(dòng)能：平均----統(tǒng)計(jì)的結(jié)果討論14整理ppt3)由能均分原理可得平衡態(tài)下

每個(gè)分子的平均動(dòng)能4)關(guān)于振動(dòng)自由度(分子中原子之間距離的變化〕

簡(jiǎn)諧振動(dòng)5)一個(gè)分子的總平均能量每個(gè)振動(dòng)自由度還具有kT/2的平均勢(shì)能15整理ppt一般：T低于幾千K

振動(dòng)自由度凍結(jié)剛性T低于幾十K

轉(zhuǎn)動(dòng)自由度凍結(jié)只有平動(dòng)16整理ppt剛性單原子分子雙原子分子多原子分子一般溫度分子內(nèi)原子間距不會(huì)變化振動(dòng)自由度S=0即剛性分子7)剛性分子的平均能量只包括平均動(dòng)能17整理ppt單原子分子

303雙原子分子325多原子分子336剛性分子能量自由度分子自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)總分子的平均能量18整理ppt3、理想氣體的內(nèi)能

N個(gè)粒子組成的系統(tǒng)分子熱運(yùn)動(dòng)能量系統(tǒng)內(nèi)所有分子平均動(dòng)能和分子間作用的平均勢(shì)能之總合對(duì)于理想氣體分子間作用力內(nèi)能定義:所以分子間作用勢(shì)能之和為零理想氣體的內(nèi)能=所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能之總和19整理ppt

1mol

理想氣體的內(nèi)能

理想氣體的內(nèi)能理想氣體內(nèi)能變化

20整理ppt

1)一般情況下不加說明把分子看作剛性分子2)理氣內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)為什么？(忽略了勢(shì)能)3)內(nèi)能與機(jī)械能機(jī)械能--有序內(nèi)能--無序要點(diǎn)提示：系統(tǒng)內(nèi)能定義；理想氣體模型；剛性理氣；一摩爾理氣內(nèi)能；ν摩爾理氣內(nèi)能討論21整理ppt例就質(zhì)量而言，空氣是由76%的N2，23%的O2和1%的Ar三種氣體組成，它們的分子量分別為28、32、40?？諝獾哪栙|(zhì)量為28.910-3kg，試計(jì)算1mol空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的內(nèi)能。解：在空氣中N2質(zhì)量摩爾數(shù)O2質(zhì)量摩爾數(shù)22整理pptAr質(zhì)量摩爾數(shù)1mol空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的內(nèi)能23整理ppt總結(jié)一下幾個(gè)容易混淆的慨念1.分子的平均平動(dòng)動(dòng)能2.分子的平均動(dòng)能3.理想氣體內(nèi)能4.單位體積內(nèi)氣體分子的平動(dòng)動(dòng)能5.單位體積內(nèi)氣體分子的動(dòng)能24整理ppt例1．如果每秒有1023個(gè)氫分子沿著與容器器壁的法線成45°角的方向以105cm/s的速率撞擊在2.0cm2面積上(碰撞是完全彈性的)，那么此氫氣的壓強(qiáng)為__________〔2.33×103Pa〕解：25整理ppt例2．一定量的理想氣體貯于某一容器中，溫度為T，氣體分子的質(zhì)量為m．根據(jù)理想氣體的分子模型和統(tǒng)計(jì)假設(shè)，分子速度在x方向的分量平方的平均值例3.分子熱運(yùn)動(dòng)自由度為i的一定量剛性分子理想氣體，當(dāng)其體積為V、壓強(qiáng)為p時(shí)，其內(nèi)能E＝_________．解:26整理ppt例4．一個(gè)容器內(nèi)貯有1摩爾氫氣和1摩爾氦氣，假設(shè)兩種氣體各自對(duì)器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為p1和p2，那么兩者的大小關(guān)系是：(A)p1>p2．(B)p1<p2．(C)p1＝p2．(D)不確定的．解:p1＝p2即選C思考:氣體的總壓強(qiáng)P=P1+P227整理ppt例5．一容器內(nèi)裝有N1個(gè)單原子理想氣體分子和N2個(gè)剛性雙原子理想氣體分子，當(dāng)該系統(tǒng)處在溫度為T的平衡態(tài)時(shí)，其內(nèi)能為解:N1kT+N2kT．28整理pptkg/m3

例6：已知某理想氣體分子的方均根速率為400m·s-1．當(dāng)其壓強(qiáng)為1atm時(shí)，求氣體的密度．解：29整理ppt例7．容器內(nèi)混有二氧化碳和氧氣兩種氣體，混合氣