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1、气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1、自由度、自由度 确定一个物体位置所需要的确定一个物体位置所需要的独立独立坐标数目坐标数目。五、五、五、五、能量均分定理能量均分定理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理想气体的内能理想气体的内能在直角坐标系中：在直角坐标系中：（1）对）对单原子分子单原子分子：类似类似 质点质点 有有x、y、z 共共3个自由度个自由度称：平动自由度称：平动自由度 t=3单原子分子单原子分子平动自由度平
2、动自由度t=3气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（2）对）对双原子分子双原子分子确定线上一个点，需确定线上一个点，需（x、y、z）t=3 个平动自由度，个平动自由度，但因但因故只需故只需 r=2 个转动自由度个转动自由度确定线的方位，似乎还需确定线的方位，似乎还需（、）3 个转动自由度个转动自由度对直线对直线所以，直线需要的自由度数为：所以，直线需要的自由度数为：平动自由度平动自由度t=3转动自由度转动自由度r=2气体动理论气体动理论（2
3、525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能双原子刚性分子双原子刚性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=2 刚刚性性双双原子分子原子分子非非刚性刚性双双原子分子原子分子*C 非刚非刚性性双双原子分子原子分子非刚性多非刚性多1个个振动自由度振动自由度气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（3）对）对刚性刚
4、性多原子分子多原子分子 确定轴线要确定轴线要5个自由度个自由度 确定绕轴转动要加确定绕轴转动要加1个自由度个自由度自由度数：自由度数：刚性刚性多原子分子多原子分子（分子内原子间距离保持不变）（分子内原子间距离保持不变）气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 自由度数目自由度数目 平平动动 转转动动 振振动动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分子分
5、子自由度自由度平动平动转动转动总总气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.能量均分定理能量均分定理气体分子沿气体分子沿 x,y,z 三个方向运动三个方向运动的平均平动动能完全相等，可的平均平动动能完全相等，可以认为分子的以认为分子的平均平动动能平均平动动能 均匀分配在每个平动自由度上均匀分配在每个平动自由度上。气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十
6、九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能平衡态下，不论何种运动，相应于每一个可平衡态下，不论何种运动，相应于每一个可能自由度的平均动能都是能自由度的平均动能都是能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理如果气体分子有如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为个自由度，则分子的平均动能为注意：注意：（1）该公式是对大量分子的统计规律。）该公式是对大量分子的统计规律。（2）平衡态）平衡态（3）理想气体）理想气体思考：思考：在平衡态下，气体分子做无规则热运动，任何一种运动形式都应是机会均等的，即没有那一种运动形式比其它运动形式占优势。因此，我们可以把平动动能的统计规律推广到其他运
7、动形式上去。即：如：刚性双原子分子，分子平均动能为：如：刚性双原子分子，分子平均动能为：刚性三原子分子，分子平均动能为：刚性三原子分子，分子平均动能为：气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能分子平均动能按自由度均分的原则是统计规律分子平均动能按自由度均分的原则是统计规律气气体体内内能能分子平均动能的总和（平动、振动、转动）分子平均动能的总和（平动、振动、转动）分子间相互作用的位能总和（对理想气体，忽略）分子间相互作用的位能总和（对理想气体，忽
8、略）（1）分子平均）分子平均平动平动动能动能 按自由度均分按自由度均分（2）分子平均动能）分子平均动能 按自由度均分按自由度均分六、理想气体的内能六、理想气体的内能气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能理想气体的内能理想气体的内能分子间相互作用分子间相互作用可以忽略不计可以忽略不计分子间相互作用的势能分子间相互作用的势能=01mol理想气体的内能为理想气体的内能为一定质量理想气体的内能为一定质量理想气体的内能为温度改变，内能改变量为温度改变，
9、内能改变量为气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能结论：结论：一定质量的某种理想气体的内能，只取一定质量的某种理想气体的内能，只取决决 于分子的自由度和气体的于分子的自由度和气体的 温度，与温度，与气体的体积、压强无关。气体的体积、压强无关。即：内能是温度的单值函数！即：内能是温度的单值函数！一定质量理想气体的内能为一定质量理想气体的内能为气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代
10、中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例 就质量而言，空气是由就质量而言，空气是由76%的的N2，23%的的O2和和1%的的Ar三种气体组成，它们的分子量分别为三种气体组成，它们的分子量分别为28、32、40。空气的摩尔质量为。空气的摩尔质量为28.9 10-3kg，试计算，试计算1mol空空气在标准状态下的内能。气在标准状态下的内能。解：解：在空气中在空气中N2质量质量摩尔数摩尔数O2质量质量摩尔数摩尔数气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精
11、神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能Ar质量质量摩尔数摩尔数1mol空气在标准状态下的内能空气在标准状态下的内能气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能思考题思考题：解释下列表达式的含义：解释下列表达式的含义表示在平衡态下，分子热运动能量平均分配表示在平衡态下，分子热运动能量平均分配在分子每一个自由度上的能量均为在分子每一个自由度上的能量均为表示表示1.在平衡态下，分子的平均平动动能在平衡态下，分子的平均平动动能表示在平衡态下
12、，自由度为表示在平衡态下，自由度为i 的分子的平均的分子的平均总能量。总能量。由质量为由质量为M、摩尔质量为、摩尔质量为Mmol、自由度、自由度为为i 的分子组成的系统的内能。的分子组成的系统的内能。气体动理论气体动理论（2525）能量均分定律能量均分定律 理想气体内能理想气体内能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1摩尔自由度为摩尔自由度为i 的分子组成的系统的内能。的分子组成的系统的内能。1摩尔自由度为摩尔自由度为3 的分子（单原子分子）组成的的分子（单原子分子）组成的系统的内能。系统的内能。或是所有分子平均平动动能的总和。或是所有分子平均平动动能的总和。