7.3 自由度 能量均分定理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、自由度,1,、力学自由度,在力学中，将决定一个物体的位置所需要,的独立坐标数称为该物体的,自由度,f,。,自由度是与物体的机械运动方式相关的量，,分为平动自由度,t,、转动自由度,r,、振动自由度,s,，,所以,:,信息学院 物理教研室,2,、分子的力学自由度,单原子分子,:,双原子分子,刚性双原子分子,:,非刚性双原子分子,:,多原子分子,刚性多原子分子,:,非刚性多原子分子,:,信息学院 物理教研室,二、能量均分原理,理想气体的平均平动动能为,:,根据平衡态下的统计假设有,:,能量均分定理,-,在温度为,T,的平衡态下，物,质分子的每一个自由度都具有相同的平均动能。,信息学院 物理教研室,由于非刚性分子中的原子间存在振动，所,以分子具有振动势能，原子间的振动属于微振,动，可以看作是简谐振动，由振动学理论可知，,谐振动在一个周期内的平均势能和平均动能相,等，所以在每个振动自由度上，分子还具有平,均势能，其值也为,由以上结论可知，在平衡态时，气体分子,的平均能量为,:,令,:,i,为分子的,能量自由度,则,:,信息学院 物理教研室,三、理想气体的内能,分子中各种形式的动能,(,平动动能、转动动,能、振动动能,),和分子间、分子内各原子间相互,作用的势能的总和，叫气体的,内能,。,理想气体的内能为,:,气体内能的增量为,:,信息学院 物理教研室,信息学院 物理教研室,