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1、4-3 能量均分定理能量均分定理 理想气体的内能理想气体的内能预习要点预习要点1.什么是自由度什么是自由度?单原子和刚性双原子分子的自由度各是多少单原子和刚性双原子分子的自由度各是多少?2.什么是能量均分定理什么是能量均分定理?为什么平衡态时物质分子的能量会按为什么平衡态时物质分子的能量会按自由度均分自由度均分?3.注意理想气体内能的概念、公式及其特点注意理想气体内能的概念、公式及其特点.一一 气体分子的自由度气体分子的自由度 1.自由度自由度：自由度是描写物体在空间位置所需的自由度是描写物体在空间位置所需的 独立坐标数独立坐标数.2.气体分子的自由度数目气体分子的自由度数目刚性气体分子的自由
2、度刚性气体分子的自由度=平动自由度平动自由度+转动自由度转动自由度1）单原子分子气体单原子分子气体其模型可用一个质点来代替其模型可用一个质点来代替.平动自由度平动自由度转动自由度转动自由度总自由度总自由度2）双原子分子气体双原子分子气体其模型可用看成一根刚性杆两端各其模型可用看成一根刚性杆两端各连一质点的模型来代替连一质点的模型来代替.平动自由度平动自由度转动自由度转动自由度总自由度总自由度3）多多原子分子气体原子分子气体其模型可用多个刚性质点来代替其模型可用多个刚性质点来代替.平动自由度平动自由度转动自由度转动自由度总自由度总自由度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
3、 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分子分子自由度自由度平动平动转动转动总总二二 能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理由由得得 由于气体分子频繁碰撞，在平衡态下，不可能有由于气体分子频繁碰撞，在平衡态下，不可能有哪种运动形式和在哪个自由度上运动占优，每个自由哪种运动形式和在哪个自由度上运动占优，每个自由度上应分配有和每个自由度平动动能相等的平均动能度上应分配有和每个自由度平动动能相等的平均动能.单原子分子单原子分子全为平均平动能全为平均平动能 双原子分子双原子分子平均平动能为平均平动能为 平均平动能为平均平动能为 多原子分子多原子分子平均转动能为平均转动
4、能为 三三 理想气体的内能理想气体的内能一个分子的能量为一个分子的能量为1 mol气体分子的能量为气体分子的能量为:1定定义义：气气体体内内部部所所有有分分子子的的动动能能和和分分子子间间的的相相互互作作用用势能势能的的总和总和称为气体的内能称为气体的内能.2 对于理想气体，分子之间无势能，因此理想气体的对于理想气体，分子之间无势能，因此理想气体的内能就是它的所有分子的动能之和内能就是它的所有分子的动能之和.m 千千克气体的能量为：克气体的能量为：理想气体的理想气体的内能内能只是只是温度的单值函数温度的单值函数，而且和，而且和热力学温度成热力学温度成正比，也是状态函数正比，也是状态函数.对于一定量的理想气体，当温度改变对于一定量的理想气体，当温度改变 时，内时，内能的改变量为能的改变量为 无论经由什么过程，只要温度变化相同，一定量无论经由什么过程，只要温度变化相同，一定量理想气体的内能变化就相同理想气体的内能变化就相同.3单原子气体单原子气体 双原子气体双原子气体 多原子气体多原子气体理想气体体积为理想气体体积为 V，压强为压强为 p，温度为温度为 T.一个分子一个分子 的质量为的质量为 m，k 为玻耳兹曼常量，为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：为：（A）（B）（C）（D）解解