6.4能量均分定理理想气体的内能 将理想气体模型稍作修改，即将气体分为单原子分子气体，双原子分子气体，多原子分子 气体。这样，气体分子除平动外，还有转动和分子内原子之间的振动。为用统计方法计算分子 动能，首先介绍自由度的概念 一、自由度 1.刚性分子的自由度 ()自由度的概念 力学中，自由度是指确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数目。 对于刚性理想气体分子，平动自由度=3 (2)平动自由度1 由理想气体分子的平均平动动能公式 =m=m++)=k 以及 居=元-0- 可得 m-mg-m-切 kT 可见对于每一个平动自由度，贡献的平均动能为2 (3)刚性双原子分子和转动自由度 考虑刚性双原子理想气体分子，还必须考虑原子围绕分子质心的转动，转动能量为 云=，+2网 可见加上三个平动项，刚性双原子理想气体分子的能量表达式中有5项独立的完全平方 项。称为有5个自由度(=3，=2) (4)刚性双原子分子 这时 ++ ，=3,=3 列表如下： 分子种类 平动自由度t 转动自由度r 总自由度i 单原子分子 3 双原子分子 3 2 5 8 6.4 能量均分定理 理想气体的内能 将理想气体模型稍作修改，即将气体分为单原子分子气体，双原子分子气体，多原子分子 气体。这样，气体分子除平动外，还有转动和分子内原子之间的振动。为用统计方法计算分子 动能，首先介绍自由度的概念 一、自由度 1．刚性分子的自由度 （1）自由度的概念 力学中，自由度是指确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数目。 对于刚性理想气体分子，平动自由度 t=3 . （2） 平动自由度 t 由理想气体分子的平均平动动能公式 t mv m vx vy vz k T 2 3 ( ) 2 1 2 1 2 2 2 2  = = + + = . 以及 2 2 2 2 3 1 v v v v x = y = z = . 可得 mvx mvy mvz kT 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 = = = . 可见对于每一个平动自由度，贡献的平均动能为 2 kT . （3）刚性双原子分子和转动自由度 r 考虑刚性双原子理想气体分子，还必须考虑原子围绕分子质心的转动，转动能量为 2 2 2 1 2 1 r y y zwz  = J w + J ， 可见加上三个平动项，刚性双原子理想气体分子的能量表达式中有 5 项独立的完全平方 项。称为有 5 个自由度（t=3，r=2）. （4）刚性双原子分子 这时 2 2 2 2 1 2 1 2 1 r x x y y zwz  = J w + J w + J ，t=3，r=3 . 列表如下： 分子种类 平动自由度 t 转动自由度 r 总自由度 i 单原子分子 3 0 3 双原子分子 3 2 5