物理學23

能量均分定理張宏浩1教學ppt物理學23

能量均分定理張宏浩1教學ppt一、自由度確定一個物體的空間位置所需要的獨立坐標數(shù)目。以剛性分子（分子內(nèi)原子間距離保持不變）為例6-4

能量均分定理教學ppt一、自由度確定一個物體的空間位置所需要的獨立坐標數(shù)目。以剛3教學ppt3教學ppt4五氣體分子自由度（degreeoffreedom）

如：He，Ne…可看作質(zhì)點，只有平動。

t—平動自由度（degreeoffreedomoftranslation）d=t=3自由度：決定物體空間位置的獨立坐標數(shù)，用d表示。1.單原子分子（monatomicmolecule）教學ppt4五氣體分子自由度（degreeoffreedom）5質(zhì)心C平動：（x，y，z）2.雙原子分子（biatomicmolecule）如：O2，H2，CO…r=2（這里忽略了轉(zhuǎn)動角度，因原子極?。﹙

=1∴總自由度：d=t+r+

v=6

C(x,y,z)

0zxy

l軸軸取向：r—轉(zhuǎn)動(rotation)自由度，距離l變化：v—

振動（vibration）自由度，（

，

）t=3—平動自由度，在常溫下，振動自由度v一般可以忽略，此時雙原子分子的自由度為5教學ppt5質(zhì)心C平動：（x，y，z）2.雙原子分子（biatom6教學ppt6教學ppt73.多原子分子（multi-atomicmolecule）如：H2O，NH3，…N：分子中的原子數(shù)d=t+r+

v=3Nr=3（

，

，

）t=3（質(zhì)心坐標x，y，z）

0zxy

軸C(x,y,z)v

=3N-6在常溫下，振動自由度v一般可以忽略，此時多原子分子的自由度為6教學ppt73.多原子分子（multi-atomicmolecu雙原子分子單原子分子平動自由度t=3平動自由度t=3轉(zhuǎn)動自由度r=2三原子分子平動自由度t=3轉(zhuǎn)動自由度r=3教學ppt雙原子分子單原子分子平動自由度t=3平動自由度t=3轉(zhuǎn)動自由9教學ppt9教學ppt二、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。教學ppt二、能量均分定理氣體分子沿x,y,z三個方向運動的平均平平衡態(tài)下，不論何種運動，相應(yīng)于每一個可能自由度的平均動能都是能量按自由度均分定理如果氣體分子有i個自由度，則分子的平均動能為教學ppt平衡態(tài)下，不論何種運動，相應(yīng)于每一個可能自由度的平均動能都是12一個平動自由度對應(yīng)的平均動能為即：——能量均分定理由于分子碰撞頻繁，平均地說，能量分配沒有任何自由度占優(yōu)勢。即：在溫度為T的平衡態(tài)下，分子熱運動的每一個自由度所對應(yīng)的平均動能都等于由及有：六.能量均分定理（equipartitiontheorem）教學ppt12一個平動自由度對應(yīng)的平均動能為即：——能量均分定理由于13能量均分定理的更普遍的說法是：的平均能量。能量中每具有一個平方項，就對應(yīng)一個

能量均分定理不僅適用于氣體，也適用于液體和固體，甚至適用于任何具有統(tǒng)計規(guī)律的系統(tǒng)。對有振動（非剛性）的分子：f=t+r+

v

振動勢能也是平方項，教學ppt13能量均分定理的更普遍的說法是：的平均能量。能量中每具有一14根據(jù)量子理論，能量是分立的，的能級間距不同。振動能級間隔大轉(zhuǎn)動能級間隔小平動能級連續(xù)一般情況下（T<103

K），對能量交換不起作用分子可視為剛性。且t，r，v—

振動自由度v

“凍結(jié)”，振動能級極少躍遷，分子平均能量教學ppt14根據(jù)量子理論，能量是分立的，的能級間距不同。振動能級間隔15對剛性分子（rigidmolecule）：當溫度極低時，轉(zhuǎn)動自由度r也被“凍結(jié)”，任何分子都可視為只有平動自由度。