32762

Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул

Доклад

Физика

Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Число степени свободы молекул. Закон равномерного распространения энергии по степеням свободы молекул.

Русский

2013-09-05

51 KB

71 чел.

37.Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.

Температура, как мера средней кинетической энергии молекул

Попробуем получить нетривиальные результаты, используя уравнение Клайперона-Менделеева и основное уравнение МКТ.

Введем понятие средней кинетической энергии молекул:

(1)

Преобразуем основное уравнение МКТ с учетом формулы (1):

т.е. основное уравнение МКТ запишем так (2)

Воспользуемся уравнением К.-М. в таком виде:

(3)

Сравним уравнения (2) и (3) и получим, что

или (4)

Как понимать формулу (4)?

Мы выяснили, что от температуры зависит величина средней кинетической энергии молекул. Поэтому говорят, что температура - мера средней кинетической энергии молекул. Это утверждение мы доказали на для идеального газа, но оказывается оно справедливо и для других агрегатных сосятояний вещества.

Молекулярно – кинетическое толкование абсолютной температуры.

C точки зрения молекулярно-кинетической теории молекулы нагретого тела находятся в хаотическом движении. Причем, чем выше температура T, тем больше средняя кинетическая энергия <εk>хаотического движения молекул (T~<εk>).

Связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекулы и абсолютной температурой дается формулой <εk>=3/2kT где k - постоянная Больцмана, k=1.38*10-23 (Дж/К). Следовательно, абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекулы.

Формула позволяет выяснить смысл абсолютного нуля: T=0, если < εk > =0. Т. е. абсолютный нуль - это температура, при которой прекращается всякое хаотическое движение молекул.

Число степени свободы молекул. Закон равномерного распространения энергии по степеням свободы молекул.

Числом степеней свободы механической системы называется число независимых координат, полностью определяющих положение системы в пространстве.

показаны о

дноатомная, двухатомная и трехатомная молекулы. Одноатомную молекулу можно представить как материальную точку. Для определения положения точки в пространстве нужно три координаты, т. е. три степени свободы поступательного движения (i = 3). Молекулу двухатомного газа в первом приближении можно рассматривать как совокупность двух жестко связанных материальных точек. Эта молекула кроме трех степеней свободы поступательного движения имеет две степени свободы вращательного движения (i = 5). Вращение вокруг оси, проходящей через оба атома, не учитывается.

Трехатомная молекула с жесткими связями имеет 6 степеней свободы: 3 - поступательного и 3 - вращательного движения (i = 6).

В классической физике принят постулат о равномерном распределении энергии по степеням свободы. На каждую степень свободы любого вида движения приходится энергия, равная kT/2. Таким образом, средняя энергия одной молекулы равна <ε1>=i/2kT В классической физике принят постулат о равномерном распределении энергии по степеням свободы. На каждую степень свободы любого вида движения приходится энергия, равная kT/2. Таким образом, средняя энергия одной молекулы равна <ε1>=i/2kT

закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул: для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная kT/2, а на каждую колебательную степень свободы - в среднем энергия, равная kT. Колебательная степень обладает вдвое большей энергией потому, что на нее приходится не только кинетическая энергия, но и потенциальная, причем средние значения кинетической и потенциальной энергий одинаковы. Таким образом, средняя энергия молекулы <ε>=i/2kT, где i - сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: i=iпост +iвращ+2iколеб.

В классической теории рассматривают молекулы с жесткой связью между атомами; для них i совпадает с числом степеней свободы молекулы.

Так как в идеальном газе взаимная потенциальная энергия молекул равна нулю, то внутренняя энергия, отнесенная к одному молю газа, равна сумме кинетических энергий NA молекул:.Внутренняя энергия для произвольной массы m газа , где k - постоянная Больцмана,  -количество вещества.

Функция распределения Максвелла – Больцмана характеризует распределение молекул по полным энергиям


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37800. Робота з базами даних в мережі 88.5 KB
  Робота з базами даних в мережі. Вивчення архітектури мережевих баз даних. Архітектура серверних баз даних. Оскільки настільні СУБД такі як dBse Prdox FoxPro ccess не містять спеціальних додатків і сервісів для роботи в мережі щоб керувати даними а використовують для цієї цілі файлові сервіси операційної системи вся реальна обробка даних в таких СУБД здійснюється клієнтськими додатками і будьякі бібліотеки доступу до даних в цьому випадку також знаходяться в адресному просторі клієнтського додатку.
37801. Амплитудные детекторы радиосигналов 374 KB
  Приводятся теоретические сведения о принципах детектирования амплитудно модулированных сигналов процессах происходящих при детектировании АМ сигналов основные соотношения и рекомендации по выбору параметров элементов детекторов. В работе изучается влияние элементов принципиальных схем детекторов на характеристики детектирования и на выходные сигналы.1 Определение детектора и процесса детектирования. Процесс детектирования радиосигналов определяется как обратный процессу получения модулированных колебаний радиосигналов.
37802. ЗНЯТТЯ РЕГУЛЯТОРНОЇ І ШВІДКИСНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГУНА 71 KB
  На підставі цього аналізу оцінити економічність ефективність режимів роботи двигуна і динамічні якості. При роботі двигуна з відкритою дросельною заслінкою в дифузорі створюється розрідження і паливо з розпилювача поступає в дифузор розпилюється там і перемішується з повітрям. Регулювальні характеристики Регулювальні характеристики є залежностями основних показників двигуна від значення одного або декількох з регулювальних параметрів при постійній частоті обертання...
37803. Ознайомлення з особливостями застосування на мові Асемблера системи команд керування програмою та процесором, вивчення команд умовного розгалуження 81 KB
  Вивчити основні команди керування програмою та процесором, отримати навички та вміння щодо застосування команд умовного розгалуження.
37804. Робота з дисками папками та файлами в середовищі Windows 669.5 KB
  Вивчив призначення програм основного меню при натисканні на клавішу пуск. запустив програму блокнот зафіксував у звіт призначення меню файли. За допомогою правої правої клавіші миші обо через меню Программы війти в програму проводник.
37805. Програмування лінійних та розгалужених алгоритмів 62.52 KB
  Ознайомитися з операторами вводу, виводу і присвоєння, навчитися записувати лінійні алгоритми на мові програмування Pascal; закріпити теоретичні відомості про розгалужені алгоритми, оператори передачі управління, навчитися програмувати розгалуження.
37806. Види модуляцій в сучасних інформаційних системах 8.77 MB
  Мета роботи: Дослідження і вивчення особливості видів модуляції які застосовуються в цифровій техніці ознайомитися з елементами модуляторів і демодуляторів а також із принципами їх роботи. Порядок виконання роботи Ознайомитися з принципами математичного моделювання модуляції які використовуються лабораторною програмою.
37807. Вказівники 2.14 MB
  Мета: навчитися програмувати з використанням вказівників та динамічних змінних, створювати та опрацьовувати черги та стеки.
37808. ОСНОВЫ РАБОТЫ В POWER POINT. Настройка электронной интерактивной презентации 72.5 KB
  Клавиши удаления и копирования текста и объектов Чтобы Нажмите Удалить один символ слева BCKSPCE Удалить одно слово слева CTRLBCKSPCE Удалить один символ справа DELETE Удалить одно слово справа CTRLDELETE Вырезать выделенный объект CTRLX Скопировать выделенный объект CTRLC Вставить вырезанный или скопированный объект CTRLV...