Физика. Лекция 378.Средняя кинетическая энергия молекул многоатомного газа.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Сразу стоит отметить, что материал данной лекции не входит в обычный школьный курс по физике, так как он рассчитан на обучающихся с углубленным изучением физики. И так мы уже знаем, что температура напрямую связана с кинетической энергией хаотического движения молекул. Мы даже установили связь между температурой и средней кинетической энергией молекул, но только в определенном упрощенном случае. что имеется ввиду, мы сейчас проясним, а именно, мы предполагали, что наши молекулы представляют собой материальные точки. Если же в молекуле не один атом, а несколько, то такую молекулу нельзя считать материальной точкой и к чему это может привести мы на этой лекции с вами рассмотрим.

Для начала давайте вспомним последовательность наших действий, когда мы выводили основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

И так мы с вами поставили вопрос о нахождении кинетической энергии вращательного движения молекул и для того чтобы эту величину найти давайте для начала введем такое понятие как число степеней свободы системы.

Числом степеней свободы системы - называется количество чисел однозначно определяющих положение всех элементов этой системы.

Теперь давайте поговорим о количестве степеней свободы системы, состоящей из двух жестко связанных материальных точек.

И наконец давайте поговорим о количестве степеней свободы системы, состоящей из трех и более материальных точек.

А теперь спроецируем, то о чем мы говорили про материальные точки, соответственно, на молекулы.

И вот теперь когда мы так много поговорили о числе степеней свободы системы, пора задуматься, а для чего собственно говоря мы это делали? А дело вот в чем. Дело в том, что движение молекул хаотическое, а это значит, что среди поступательных степеней свободы полное равноправие. Нет выделенных степеней свободы. Точно так же среди вращательных степеней свободы тоже полное равноправие, нет выделенных вращательных степеней свободы. А самое главное, оказывается, что между поступательными и вращательными степенями свободы тоже равноправие. Т.е все, какие только возможны, степени свободы из-за полностью хаотического движения молекул являются полностью равноправными, а это значит, что на каждую степень свободы приходится одна и та же средняя кинетическая энергия хаотического движения. И вот это утверждение его доказать не очень просто...его доказывают строго в Высшей школе. Это утверждение называется теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.

Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы - в состоянии теплового равновесия на каждую степень свободы в среднем приходится одинаковое количество энергии.

И в конце лекции давайте разберем пример. Задача на определение суммарной кинетической энергии всех молекул, содержащихся в одном кубометре воздуха.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора.