大学物理波动与光学课件.pptVIP

* 热力学第零定律？ 温度的宏观定义？ 理想气体的模型？ 理想气体的状态方程？压强公式？ §2.2 温度的统计意义 T是大量分子热运动平均平动动能的量度。 由此给出温度的统计意义 — 称为方均根速率 (root-mean-square speed) （记住数量级！） T = 273K时， 问题： 关于温度的意义，有下列几种说法： 1、气体的温度是分子平均平动动能的量度。 2、气体的温度是大量气体分子热运动的集 体表现，具有统计意义。 3、温度的高低反映物质内部分子运动剧烈 程度的不同。 4、从微观上看，气体的温度表示每个气体 分子的冷热程度。 §2.3 能量均分定理 一. 气体分子自由度（degree of freedom） 如：He，Ne… 可作质点处理，因而只有平动。 t —平动自由度 （degree of freedom of translation） i = t =3 自由度： 决定物体空间位置的独立坐标数， 用 i 表示。 1.单原子分子（monoatomic molecule） 质心C平动：（x，y，z） 2. 双原子分子 （biatomic molecule） 如：O2 ， H2 ， CO … ? C (x, y, z) ? ? 0 z x y ? ? l r = 2 v = 1 ∴ 总自由度： i = t + r + v = 6 轴 轴取向： r — 转动（rotation）自由度， 距离 l 变化： v — 振动（vibration）自由度， （?，?） t =3 — 平动自由度， 3. 多原子分子 （multi-atomic molecule） 如：H2O，NH3 ，… N：分子中的原子数 i = t + r + v = 3N r = 3 （? ，? ，?） t =3 （质心坐标 x，y，z） ? ? ? ? 0 z x y ? ? ? 轴 C (x, y, z) v = 3N - 6 二 . 能量均分定理 （principle of the equipartition of energy） 一个平动自由度对应的平均动能为 即： —— 能量均分定理。 由于分子碰撞频繁，平均地说，能量分配 没有任何自由度占优势。 即： 在温度为T 的平衡态下， 分子热运动的每一 个自由度所对应的平均动能都等于 能量均分定理的更普遍的说法是： 的平均能量。 能量中每具有一个平方项， 就对应一个 能量均分定理不仅适用于气体，也适用于液体 和固体， 甚至适用于任何具有统计规律的系统。 对有振动（非刚性）的分子： i = t + r + v 振动势能也是平方项， 一般情况下（T 10 3 K）， 对能量交换不起作用 分子可视为刚性。 — 振动自由度 v “冻结”， 振动能级极少跃迁， 对刚性分子（rigid molecule）： 当温度极低时，转动自由度 r 也被“冻结”， 任何分子都可视为只有平动自由度。 三. 理想气体内能（internal energy of ideal gases） 内能： 分子自身： 分子之间： ( i j ) 由 T 决定 由 V 决定 对理想气体： （不包括系统整体质心运动的能量） 相互作用势能 ?pij 系统内部各种形式能量的总和。 *