2021-2022学年高二物理竞赛课件：能均分定理理想气体的内能.pptx

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1、能均分定理能均分定理 理想气理想气体的内能体的内能一、分子的自由度一、分子的自由度 确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例能能均分定理均分定理 理想气体的内能理想气体的内能窄条：窄条：分子速率在分子速率在 vv+dv 区间内的概率区间内的概率部分：部分：总面积：总面积：归一化条件归一化条件分布曲线随分布曲线随 m0,T 变化变化曲线峰值右移，总面积不变，曲线峰值右移，总面积不变，曲线变平坦曲线变平坦Ovf(v)vp1vp2T2T1 m1T一定一定m0一定一定,T

2、 一定一定,表示单位体积内分布在速率区间表示单位体积内分布在速率区间 内内的分子数。的分子数。麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律表示分布在速率区间表示分布在速率区间 内的分内的分子数。子数。麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律表示分布在单位体积内，速率区间表示分布在单位体积内，速率区间 内的分子数。内的分子数。麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律思考题：思考题：1，在一个封闭容器中，理想气体的算术平，在一个封闭容器中，理想气体的算术平均速率提高为原来的均速率提高为原来的2倍，则（倍，则

3、（）A，温度和压强都提高为原来的，温度和压强都提高为原来的2倍；倍；B，温度为原来的，温度为原来的2倍，压强为原来的倍，压强为原来的4倍；倍；C，温度为原来的，温度为原来的4倍，压强为原来的倍，压强为原来的2倍；倍；D，温度和压强都为原来的，温度和压强都为原来的4倍。倍。提示：提示：D2,试比较温度相同的氦和氧两种气体，其分试比较温度相同的氦和氧两种气体，其分子的平均动能为子的平均动能为 k，平均平动动能为，平均平动动能为，算，算术平均速率为术平均速率为v，方均根速率为，方均根速率为 ，则它，则它们的关系是怎样的？们的关系是怎样的？3，若气体分子的速率分布曲线如图所示，若气体分子的速率分布曲线

4、如图所示，图中图中A，B两部分面积相等，则图中两部分面积相等，则图中v0表示表示 A，最概然速率，最概然速率B，平均速率，平均速率C，方均根速率，方均根速率0vf（v）v0D，大于和小于，大于和小于v0的分子的分子各占一半各占一半答案：答案：D4，室温下，理想气体分子速率分布如图所，室温下，理想气体分子速率分布如图所示，示，f（vp）表示速率在最概然速率表示速率在最概然速率vp附近附近单位速率区间的分子数占总分子数的百分单位速率区间的分子数占总分子数的百分比。那么，当气体的温度降低时，则（比。那么，当气体的温度降低时，则（）0vf（v）v pA，vp变小，变小，f（vp）不变；不变；B，vp和

5、和 f（vp）都变小；都变小；C，vp变小，变小，f（vp）变大变大D，vp不变，不变，f（vp）变大变大C5.如下图所示分别是氢气和氧气在同温度如下图所示分别是氢气和氧气在同温度下的麦克斯韦分子速率分布曲线。从图中下的麦克斯韦分子速率分布曲线。从图中可知氢气的最概然速率为（可知氢气的最概然速率为（），氧气），氧气分子的最概然速率为（分子的最概然速率为（），氧气分子的），氧气分子的方均根速率为（方均根速率为（）。）。0 1000 v（m/s）f（v）答案：答案：VPH2/VPO2=4100040006 试试计计算算气气体体分分子子热热运运动动速速率率的的大大小小介介于于 vp-vp/100 和

6、和 vp+vp/100 之之间间的的分分子子数数占占总总分分子子数数的的百百分数。分数。在在此此利利用用vp，引引入入W=v/vp，把把麦麦克克斯斯韦韦速速率率分分布律改写成如下简单形式：布律改写成如下简单形式：解解:按题意按题意把这些量值代入，即得把这些量值代入，即得现在现在 选择进入下一节选择进入下一节5-0 教学基本要求教学基本要求5-1 热运动描述热运动描述 理想气体模型和状态方程理想气体模型和状态方程5-2 分子热运动和统计规律分子热运动和统计规律5-3 理想气体的压强和温度公式理想气体的压强和温度公式5-4 能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能5-5 麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律5-6 麦克斯韦麦克斯韦-波尔兹曼能量分布律重力场中粒波尔兹曼能量分布律重力场中粒 子按高度的分布子按高度的分布5-7 分子碰撞和平均自由程分子碰撞和平均自由程5-8 气体的输运现象气体的输运现象5-9 真实气体真实气体 范德瓦尔斯方程范德瓦尔斯方程