麦克斯韦气体分子速度分布规律.ppt

第12章气体动力学12-6麦克斯韦气体分子速率分布定律第10章波动10-1机械波的几个概念*第12章气体动力学12-5能量均衡定理理想气体内部能量物理第五版第​​一节. 自由度2.单原子分子的平均动能1.分子运动的形式对象运动的形式包括平移，旋转和振动. 气体分子的运动也会产生平移，旋转和振动. 这取决于具体情况. 由于单原子分子的理想气体，可以将该分子视为粒子，并且该分子仅具有平移运动. 因此，单原子分子仅具有翻译动能. / 18分子在所有方向上移动的概率相等. : 对应于每个速度二次项的平均平移动能等于kT / 2 /18. 2.单原子分子的平均动能. 3.刚性双原子分子的平均动能是哑铃型双原子分子. 哑铃形双原子分子的运动可以看作是质心C的平移，而分子围绕y和z轴通过质心C的旋转. 刚性双原子分子C *（i ）质心的平均平移动能（ii）分子在y轴和z轴周围的平均旋转动能为（iii）刚性双原子分子的总平均动能为/ 18 4非哑铃双原子分子的平均动能对于非刚性双原子分子，该距离随时间变化. 如图所示，双原子分子似乎是通过弹簧连接的. 原子分子沿x轴进行一维简单共振. 因此，除了平移和旋转之外，非刚性双原子分子也具有振动. 当非刚性双原子分子* C振动时，振动能包含两项: 振动的动能和振动的势能. 4.非哑铃双原子分子的平均动能（i）平均振动动能为（ii）平均振动势能为（iii）总平均振动能为vCx是质心沿粒子中心的速度. x轴. （Iv）非刚性双原子分子的总平均能量为/18. 这被称为双原子分子质量的减少或减少. * C非哑铃双原子分子（iii）非刚性双原子分子总平均能量的总结: 平均分子能量为（ii）刚性双原子分子的总平均能量（i）. 从上式可以看出单原子分子的平均能量，一般的双原子分子（非刚性）的平均能量具有7个二次能. 三个项属于平移运动，两个属于旋转，两个属于自由度的分子能量中速度和坐标的独立二次项的数量称为分子能自由度，自由度的数量（简称为自由度）用符号表示. 自由度的转化是单原子分子的能量自由度i = 3;刚性双原子分子的能量自由度i = 5;非刚性双原子分子的能量自由度i = 7. 5. 分子运动的自由度单原子分子303双原子分子325多原子分子336刚性分子能量自由度分子自由度平移旋转总计理想气体麦克斯韦分子速率，平衡态，分子平均平移动能平移自由度的平均平移动能是等概率假设对旋转动能的扩展. 每个旋转自由度的旋转能量等于每个自由度. 两者均具有动能.

（自由度能量共享定理）能量共享定理: 当理想气体处于平衡状态时，分子任意一个自由度的平均能量均等于kT /2. 即，对于理想气体分子和能量根据自由度均匀分布. 对于任何分子，都存在t个平移自由度，r个旋转自由度和v个振动自由度. 分子的平均能量供每个人理解和记住刚性双原子和非刚性双原子分子的单个原子以及个体自由度和总自由度. 上式可用于计算分子的平均能量. / 18理想气体的内部能量理想气体的内部能量: 分子动能和原子间分子的总和.1 mol的势能理想气体的内部能量理想气体的内部能量理想气体的内部能量发生变化气体的第一部分具有向各个方向移动的平等机会，这并不意味着每个分子都在移动. 速度是完全相同的，而是大量具有不同速度的分子（大小和方向），在一定条件下形成的热力学平衡状态. 首先，介绍一种简洁的实验方法来解释根据速率分布的气体分子数目的客观规律性: 麦克斯韦速率分布定律是表明气体分子数目根据速率分布的规律. 气体处于热平衡状态时的速度（速率）. 麦克斯韦的气体分子速率分布规律实验装置-确定气体分子速率分布的实验. 金属蒸气显示屏狭缝S连接到抽吸泵ABCD. 分子速率分布图: 分子总数: 区间中的分子数. 代表间隔速率的分子数占总数. 百分比. 速率分布函数表示间隔中的分子数占分子总数的百分比. 它代表速率处于温度平衡状态时处于单位速率区间附近的概率. 处于区间的比率占总数百分比的分子数目正在迅速减少和增加. 乘法曲线曲线具有一个峰. 不对称速率分布曲线具有恒定速率. 如果给定m和T麦克斯韦分子速率，则玻尔兹曼常数为函数形式. 可以概括为米氏分布函数范围内的分子数与分子总数之比. 如果将速率间隔扩展为所有可能速率的分子数与分子总数的比，即分子质量与m的比，则热力学温度为T的气体处于平衡状态时，该函数的最大值与之对应该速率称为最可能速率，或易于访问的因子，或者在特定温度下，气体在单位速率区间内具有的最大相对分子数量接近最可能速率. 即，分子分布在Max附近的概率. PV（或相同）进行比较

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