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

74 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

84917. Совершенствование деятельности ЗАО «Грузовой терминал Пулково» 331.71 KB
  Воздушные авиаперевозки являются самым быстрым и одновременно наиболее дорогим способом доставки груза. Перевозка грузов воздушным транспортом позволяет существенно сократить общее время доставки груза и решает проблему транспортировки грузов практически в любое место на земном шаре.
84918. Расчет заземления 1.11 MB
  Значение безразмерного коэффициента F для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю принимают равным единице F = 1 для пыли и золы коэффициент F выбирают из условий: Степень очистки газа F выше 90 2 от 75 до 90 25 менее 75 3 Безразмерный коэффициент m определяют по формуле: где f коэффициент м с2 оС определяемый по формуле: Коэффициент n определяется в зависимости от опасной скорости ветра Vм м с: при Vм 05 n = 44 Vм; при 05 ≤ Vм 2 n =...
84919. ОЦЕНКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПЛОЩАДКЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВОДОПОНИЖЕНИИ 2.21 MB
  На строительных площадках многие трудности связаны с подземными водами: затопление котлованов траншей нарушение устойчивости их стенок прорыв дна под воздействием напорных вод и др. В дальнейшем уже при эксплуатации отдельных сооружений или застроенных территорий в целом также могут возникнуть осложнения...
84920. Расчёт системы управления электроприводом 345.8 KB
  ПР-преобразователь с гальванической развязкой силовой цепи и цепи управления; УДТЯ-усилитель датчика тока якоря, РТ-регулятор тока. Расчёт элементов цепи управления Измерение тока в цепи якоря выполним с помощью шунта RS.
84922. Маркетинговое исследование компании Tommy Hilfiger 152.22 KB
  Увеличение количества располагаемого дохода в странах с развивающейся экономикой Острая конкуренция со стороны международных брендов Экономический спад который приведет к сокращению спроса на одежду премиумкласса по цене продуктов Постоянно меняющиеся модные тенденции означает вопросы запасов инвентаризации...
84923. Состав и классификация бухгалтерской (финансовой) отчетности 92.02 KB
  Целью исследования в данной курсовой работе является рассмотрение сущности и классификации бухгалтерской отчетности, и ее составляющих. Для этого необходимо выполнение следующих задач: определить сущность бухгалтерской отчетности и ее значение в деятельности организации...
84925. Поняття про односкладне речення. Види односкладних речень. Способи вираження в них головного члена. Стилістичне використання односкладних речень 131.5 KB
  Організувати групову діяльність студентів у мікрогрупах, спрямовану на самостійне вивчення істотних ознак односкладних речень, їх основних видів, способів вираження в них головного члена; формувати уміння визначати вид односкладних речень, розрізняти їх між собою; розвивати уміння виконувати елементи...