2020高中物理竞赛-热学A（联赛版）02平衡态系统的统计分布率：理想气体的内能和热容(共16张PPT)

2020高中物理竞赛 热学A （联赛版） 理想气体的内能和热容 组成系统的所有粒子的无规则热运动的 动能和它们之间的相互作用势能之和称为该系统的内能。 理想气体：只有动能、没有势能。根据能均分定理，质量为M的理想气体的摩尔数为 ，包含的分子数目为 内能为 例：1mol 非相对论性理想气体 单原子分子： 刚性双原子分子： 非刚性双原子分子： 非相对论性理想气体的定体热容 理论 实验：一些常见气体在0oC下的摩尔定体热容如下： 单原子分子气体 He Ne Ar Kr Xe 单原子N 1.49 1.55 1.50 1.47 1.51 1.49 双原子分子气体 H2 O2 N2 CO NO Cl2 2.53 2.55 2.49 2.49 2.57 3.02 多原子分子气体 CO2 H2O CH4 C2H4 C3H6 NH3 3.24 3.01 3.16 4.01 6.17 3.42 例题：在温度不太高的情况下，将质量为 2.0g 的CO2 气体与质量为 3.0g 的N2 气体混合，试确定混合物的摩尔定体热容。 解：记CO2的质量为M1, 比定体热容为cv1=CV1/M1，摩尔定体热容为CV1mol，N2的质量为M2, 比定体热容为cv2=CV2/M2，摩尔定体热容为CV2mol，则混合物的比定体热容为 摩尔定体热容为 因物质的量不变，则混合物的摩尔质量与两组分的摩尔质量的关系为: 所以 在温度不太高的情况下， 理论与实验之间的矛盾 理论表明，理想气体的热容与温度无关。 实验观测表明，气体的热容与温度有关。 H2的观测结果如图示。 与理论比较知，随着温度 ，自由度逐渐激发： 低温时，只有平动， 常温时，开始有转动， 高温时，才有振动。 经典物理中，能量连续变化，不会出现这种离散激发。 有必要发展新的理论：量子理论！ 四、固体的内能和热容 杜隆—珀替定律 固体中，粒子排列成晶格点阵，没有平动，没有转动，只有振动， 基本结构如图示。即有： 于是有 室温下一些固体的摩尔热容测量结果表明, 大多与