Урок 151. Средняя кинетическая энергия молекул многоатомного газа

• Температура связана с кинетической энергией молекул.  

• В упрощенном случае молекулы считались материальными точками.  

• В многоатомных молекулах молекулы не могут считаться материальными точками.  

• Тема урока: средняя кинетическая энергия многоатомного газа.  

• Домашнее задание: конспект и задачи по Кирику.  

• Задачи включают номера 5, 2, 6 и 4.  

• Давление равно одной трети концентрации на массу молекулы на среднее значение квадрата скорости.  

• Средняя кинетическая энергия молекулы равна половине массы молекулы на квадрат скорости.  

• Для одноатомных молекул кинетическая энергия складывается из поступательного и вращательного движения.  

• Число степеней свободы системы - это количество чисел, однозначно определяющих положение всех элементов системы.  

• Для материальной точки число степеней свободы равно трем.  

• Для системы из двух жестко связанных материальных точек число степеней свободы равно пяти.  

• Для системы из трех материальных точек число степеней свободы равно шести.  

• Включает положение центра масс, ориентацию перпендикуляра к плоскости и угол поворота треугольника.  

• Для твердого тела из множества материальных точек число степеней свободы равно шести.  

• Одна атомная молекула имеет три поступательные степени свободы.  

• Двухатомная молекула имеет три поступательные и две вращательные степени свободы.  

• Трех- и более атомная молекула имеет шесть степеней свободы.  

• Материальная точка может двигаться в трех независимых направлениях: вверх-вниз, вправо-влево, к нам-от нас.  

• Это соответствует трем степеням свободы.  

• Центр масс может двигаться тремя способами и вращаться вокруг двух осей.  

• Всего пять степеней свободы.  

• Может вращаться вокруг трех осей, что дает шесть степеней свободы.  

• Это число равно числу степеней свободы для твердого тела.  

• Все степени свободы равноправны, что означает, что на каждую степень свободы приходится одинаковая средняя кинетическая энергия.  

• Это утверждение называется теоремой о равнораспределении энергии по степеням свободы.  

• В состоянии теплового равновесия на каждую степень свободы приходится одинаковое количество энергии.  

• Для одноатомной молекулы это одна вторая кт, для двухатомной - пять вторых кт, для трехатомной - шесть вторых кт.  

• Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекулы равна и вторых кт.  

• Доказательство теоремы о равнораспределении сложно, но можно понять интуитивно.  

• Пример расчета суммарной кинетической энергии молекул в одном метре кубическом при атмосферном давлении.  

• Внутренняя энергия газа состоит из кинетической энергии молекул, которая равна числу молекул умножить на среднюю кинетическую энергию.  

• Делим число молекул на константу Больцмана.  

• Используем формулу для суммарной кинетической энергии.  

• Получаем результат: у = и вторых. пв.  

• При нагреве газа суммарная кинетическая энергия молекул остается неизменной.  

• Вопрос о том, как это возможно, остается открытым.  

• Подсчет кинетической энергии для гелия, воздуха и метана.  

• Гелий: 150 килоджоулей на кубометр.  

• Воздух: 250 килоджоулей на кубометр.  

• Метан: 300 килоджоулей на кубометр.  

• Разные газы в одном объеме и при одном давлении обладают разной кинетической энергией.  

• Энергия газов зависит от количества степеней свободы молекул.  

• Вопрос о влиянии температуры остается открытым.  

• Завершение видео и предложение выпить чай.