《理想氣體的能量》PPT課件.ppt
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理想氣體的內能,能量均分定理,一、溫度的統(tǒng)計解釋,溫度是氣體分子平均平動動能大小的量度,7-3溫度的統(tǒng)計解釋,3）在同一溫度下，各種氣體分子平均平動動能均相等。,熱運動與宏觀運動的區(qū)別：溫度所反映的是分子的無規(guī)則運動，它和物體的整體運動無關，物體的整體運動是其中所有分子的一種有規(guī)則運動的表現(xiàn).,1）溫度是分子平均平動動能的量度（反映熱運動的劇烈程度）.,2）溫度是大量分子的集體表現(xiàn)，個別分子無意義.,（A）溫度相同、壓強相同。（B）溫度、壓強都不同。（C）溫度相同，但氦氣的壓強大于氮氣的壓強.（D）溫度相同，但氦氣的壓強小于氮氣的壓強.,解,,一瓶氦氣和一瓶氮氣密度相同，分子平均平動動能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們,例理想氣體體積為V，壓強為p，溫度為T,一個分子的質量為m，k為玻爾茲曼常量，R為摩爾氣體常量，則該理想氣體的分子數為：,（A）（B）（C）（D）,解,,例:（1）在一個具有活塞的容器中盛有一定的氣體。如果壓縮氣體并對它加熱，使它的溫度從270C升到1770C，體積減少一半，求氣體壓強變化多少？（2）這時氣體分子的平均平動動能變化多少？,解：,(2),二、氣體分子的方均根速率,氣體分子的方均根速率與氣體的熱力學溫度的平方根成正比，與氣體的摩爾質量的平方根成反比。,分子平均平動動能,一、自由度,確定一個物體的空間位置所需要的獨立坐標數目。,以剛性分子（分子內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能,平動自由度t=3,2、能量均分定理,,氣體分子沿x,y,z三個方向運動的平均平動動能完全相等，可以認為分子的平均平動動能均勻分配在每個平動自由度上。,(2.)平衡態(tài)各自由度地位相等?每一轉動自由度每一振動自由度也具有與平動自由度相同的平均動能,其值也為,條件：在溫度為T的平衡態(tài)下(1.)每一平動自由度具有相同的平均動能每一平動自由度的平均動能為,3.表述在溫度為T的平衡態(tài)下物質(汽液固)分子每個自由度具有相同的平均動能,其值為,,,,1)能量分配沒有占優(yōu)勢的自由度2)注意紅框框中“詞”的物理含義物質：對象無限制---普遍性的一面平衡態(tài)：對狀態(tài)的限制平均動能：平均----統(tǒng)計的結果,3)由能均分原理可得平衡態(tài)下每個分子的平均動能,4)關于振動自由度(分子中原子之間距離的變化）,簡諧振動,5)一個分子的總平均能量,每個振動自由度還具有kT/2的平均勢能,一般：,T低于幾千K,振動自由度凍結,剛性,T低于幾十K,轉動自由度凍結,只有平動,,,剛性單原子分子雙原子分子多原子分子,一般溫度分子內原子間距不會變化?振動自由度S=0即剛性分子7)剛性分子的平均能量只包括平均動能,,分子的平均能量,3、理想氣體的內能N個粒子組成的系統(tǒng)分子熱運動能量,系統(tǒng)內所有分子平均動能和分子間作用的平均勢能之總合,對于理想氣體分子間作用力,內能定義:,所以分子間作用勢能之和為零,理想氣體的內能=所有分子的熱運動動能之總和,1mol理想氣體的內能,理想氣體的內能,理想氣體內能變化,1)一般情況下不加說明把分子看作剛性分子,2)理氣內能是溫度的單值函數,為什么？(忽略了勢能),3)內能與機械能,機械能--有序,內能--無序,例就質量而言，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|量為28.9?10-3kg，試計算1mol空氣在標準狀態(tài)下的內能。,解：在空氣中,N2質量,摩爾數,O2質量,摩爾數,Ar質量,摩爾數,1mol空氣在標準狀態(tài)下的內能,,總結一下幾個容易混淆的慨念,1.分子的平均平動動能,2.分子的平均動能,3.理想氣體內能,4.單位體積內氣體分子的平動動能,5.單位體積內氣體分子的動能,,例1．如果每秒有1023個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)，則此氫氣的壓強為__________,（2.33103Pa）,解：,例4．一個容器內貯有1摩爾氫氣和1摩爾氦氣，若兩種氣體各自對器壁產生的壓強分別為p1和p2，則兩者的大小關系是：(A)p1>p2．(B)p1
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