气体动理论[2

《气体动理论[2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1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，因为分子除有平动动能外，还有转动动能和振动动能。考虑分子的能量时，要考虑分子各种运动的能量。经典物理对振动能量不能做出正确的说明，另外在常温下，气体分子振动很微弱，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。2某一物体的自由度，就是决定这一物体在空间位置所需要的独立坐标数。用符号表示一自由度在直角坐标系中：（1）对自由质点：x、y、z共3个自由度，称平动自由度t=3飞机为3、轮船为2、火车为1存在一个约束自由度就降低一个3（2）两个点系统（直线）确定线上一点

2、，需(x、y、z)3个平动自由度但因故只需r=2个转动自由度刚性双原子组成的分子需要的自由度数为：确定线的方位，还需(、、)3个转动自由度确定线上另一点，还需1个振动自由度4（3）对刚体（三个或三个以上的点）确定刚体一轴线5个自由度确定刚体绕轴转动加一个自由度刚体的自由度数：自由度数目平动转动振动5分子的自由度分子种类单原子分子双原子分子多原子分子t平动r转动s振动3003刚性3205非刚性3216刚性非刚性3306333n-63n自由度6刚性分子能量自由度单原子分子303双原子分子325多原子分子336分子自由度平动转动总

3、7每个平动自由度上的平均动能都相等，而且等于（1）分子平均平动动能与自由度关系二能量均分定理（玻耳兹曼假设）8（2）平衡态各自由度地位相等每一转动自由度每一振动自由度也具有与平动自由度相同的平均动能，其值也为气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都相等，均为，这就是能量按自由度均分定理.分子的平均总动能9分子间剧烈碰撞→达到了一个平衡，能量在各个自由度上的均分你不能够说明某个自由度上有获得能量的优先权，一旦有，很快因为碰撞到达能量均分的平衡！讨论（1）这是大量分子无规则热运动的能量所遵循的统计规律，是大量分子的集体表现。

4、(２)对个别分子，其热运动能量并不按自由度均分。10内能：系统内所有分子热运动动能和势能总和包括：所有分子动能(包括平动动能、转动动能和振动动能)，分子内原子间振动势能，以及分子间相互作用的势能。状态函数在一定体积和压强的条件下（一个平衡态），系统中气体具有一定的内能三理想气体的内能11理想气体的内能：所有分子动能和分子内原子间振动的势能之和.摩尔理想气体内能理想气体内能变化1mol理想气体的内能12(2)对于一定质量m的某种理想气体,内能与温度成正比且仅是温度的单值函数。说明(1)理想气体的内能与气体分子种类有关，与气体的温

5、度有关。(3)内能变化与过程无关，内能是气体宏观状态的单值函数，简称为态函数。13例求0℃时，2mol的H2和He理想气体分子的平均平动动能，平均总动能和气体的内能各是多少?解：理想气体分子的平均平动动能仅与温度有关，因而H2和He的平均平动动能为氦气为单原子分子i=3，故氦分子平均总动能14氦气的内能为氢气分子为双原子分子，i=5，氢气分子的平均总动能为15因此氢气的内能为例质量为0.1kg，温度为27℃的氮气，装在容积为0.01m3的容器中，容器以v=100ms-1速率作匀速直线运动，若容器突然停下来，定向运动的动能全部转化为

6、分子热运动的内能。求平衡后氮气的温度和压强各增加多少？16解：当容器突然停下来，定向运动的动能转化为分子热运动的内能，使气体的温度升高，如果容器体积不变，气体的压强将会增大。常温下，氮气可视为刚性双原子分子，则mkg氮气的内能为当温度改变ΔT时，内能的增量为17当系统定向运动的动能全部转化为分子热运动的内能时，有则系统温度的变化为18容器停止后气体体积不变，由状态方程可得到氮气压强的变化19问题的提出：热力学系统中大量分子的速度大小是否有规律？各分子的速度大小不断变化，有偶然性，不可预测，然而大量分子的速度大小集体行为一定具有某种

7、规律。如在平衡状态下,气体　　　却有确定值实验测定显示其规律性20实验装置一测定气体分子速率分布的实验金属蒸气显示屏狭缝接抽气泵施特恩实验（1920）21设B、C之间距离为l，两狭缝之间夹角为，所以当角速率为时，将使速率v的分子能从　抵达接收器D上，且有即速率为　　　的分子通过D。然而实际上，由于狭缝本身有一定宽度，所以在一定时，分子速率为v→v+v之间。BD22若改变为　时则分子速率在　到　　　的分子通过D。L测量显示屏上物质质量，可得到不同速度区间内分子的分子数。若改变为　时则分子速率在　到　　　的分子通过D。23

8、实验结果:分子总数:间的分子数.表示速率在区间的分子数占总数的百分比.（1）分布在不同速率间隔内的分子数不同（2）温度不变时，多次实验发现分布在不同间隔内分子数的相对比值完全相同。24按统计假设，各种速率的分子都存在，如何表示速率分布规律。1.将速