第9章-热学(9-3)平均自由程和碰撞频率_能均分定理.ppt

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1、3-2气体分子的平均自由程和碰撞频率碰撞频率（z）：单位时间内，分子与其他分子发生碰撞的平均次数。1．气体分子的碰撞频率dd单位时间内有个分子和其他分子发生碰撞分子直径：d，分子数密度：n,A的平均相对速率为气体分子在20oC的方均根速率实验值气体摩尔质量(g.mol-1)方均速率(m.s-1)H221904He41352H2O18637N228511O232478CO244408碰撞频率：2．气体分子的平均自由程平均自由程（）：分子在连续两次和其他分子发生碰撞之间所通过的自由路程的平均值。(涉及内容：10-6）速率修正3-3能量按自由度均分定理1.自由度单原子分子平动

2、多原子分子平动转动振动决定一个物体的位置所必需的独立坐标数目做直线运动的质点：一个自由度做平面运动的质点：二个自由度做空间运动的质点：三个自由度zyx刚体质心C三个自由度z’x’y’转轴AC二个自由度绕轴转动一个自由度单原子分子：一个原子构成一个分子多原子分子：三个以上原子构成一个分子双原子分子：两个原子构成一个分子三个自由度氢、氧、氮等五个自由度氦、氩等六个自由度水蒸气、甲烷等注：认为是刚性分子，原子之间的振动没有考虑。2．能量按自由度均分定理单原子分子：能量均分定理：在温度为T的平衡态下，物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能，其值为。(这一结论亦可推广到分子

3、的转动和振动)“i”为分子自由度数分子平均动能：单原子分子：刚性多原子分子：刚性双原子分子：说明：能量均分定理是一个统计规律，是在平衡态下对大量分子统计平均的结果。3-4理想气体的内能内能：气体中所有分子的动能和分子间相互作用势能的总和。理想气体内能：气体中所有分子的动能。1mol理想气体内能：质量为m，摩尔质量为M的理想气体内能：结论：理想气体的内能只是温度的单值函数。内能的改变量：例4容器内有某种理想气体，气体温度为273K，压强为1.013×103Pa，密度为1.24×10-2kg·m-3。试求：（1）气体分子的方均根速率；（2）气体的摩尔质量，并确定它是什么气体；

4、（3）气体分子的平均平动动能和平均转动动能各是多少？（4）单位体积内分子的平动动能是多少？（5）若气体的物质的量为0.3mol，其内能是多少？（1）气体分子的方均根速率为解：由物态方程（2）根据物态方程，得氮气（N2）或一氧化碳（CO）气体（3）分子的平均平动动能：分子的平均转动动能：（4）单位体积内的分子数：（5）根据内能公式(涉及内容：10-3）