大学物理（下）2能量均分与麦氏分布.ppt

§2-。2由于分子运动在哪个方向都不占优势,因此,在y、z方向上也都平均分配了kT/2的能量。气体分子在每个运动方向上分配了kT/2的能量,这种平均能量在各方向上均匀分布的情况,称为能量按自由度均分原理。注意:上述计算中我们假定分子是刚性小球而得出来的。1、什么是自由度自由度是描写物体运动时所需的独立坐标的个数。3例如:物体做一维直线运动,只需一个坐标,则自由度数为1。所谓独立坐标数是指描写物体位置所需的最少的坐标数。轮船在海平面上行驶,要描写轮船的位置至少需要两维坐标,即经度和纬度,则自由度为2。4飞机在天空中飞翔,要描写飞机的空间位置至少需要三维坐标,则自由度为3。问题1、质点以半径r做圆周运动自由度是多少?问题2、但对于火车在轨道上行驶时自由度是多少呢?,描写它的空间位置,需要3个平移(动)自由度,,t=3描写其取向还需3个转动自由度,α、β、γ但是由于α、β、γ不是独立的受到的限制,转动自由度只有两个,r=。平动自由度t=3转动自由度r=3总自由度i=t+r=6对于理想气体在常温下,分子内各原子间的距离认为不变,只有平动自由度、转动自由度。,由于分子间的激烈碰撞(几亿次/秒),使平动动能与转动动能不断转换,使平动动能与转动动能达到相同,即每个转动自由度上也平均分配了kT/2能量。由此可知,分子有i个自由度,其平均动能就有i份kT/2的能量。分子平均动能2、:氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等为单原子分子气体。其模型可用一个质点来代替。平动自由度t=3转动自由度r=0总自由度i=t+r=3+0=:氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)等为双原子分子气体。其模型可用两个刚性质点模型来代替。平动自由度t=3转动自由度r=2总自由度i=t+r=3+2=:二氧化碳气体(CO2)、水蒸气(H2O)、甲烷气体(CH4)等为多原子分子气体。其模型可用多个刚性质点来代替。平动自由度t=3转动自由度r=3总自由度i=t+r=3+3=610