题目

分子平均平动动能、分子平均动能、分子平均能量如何定义?
及相关的计算...

提问时间：2020-08-10

答案

分子平均平动动能E=3KT/2,一般对于单原子分子,分子动能只包含平动动能,所以,这个时候分子平均平动动能和分子平均动能是一个意思.【其中K是玻尔兹曼常数,T是热力学温度.】
对于多原子分子,分子运动包含了平动、关于对称轴的转动以及分子内部的伸缩振动等,所以,分子平均动能E=nKT/2,n相当于是空间自由度,随着构成分子的原子数目不同,n也不同.
自由度是确定物体状态所需的独立坐标数,据热力学中的能量均分定理,每个自由度的能量相等（当然没考虑量子效应啦）,都为KT/2（振动包括动能和势能,所以振动能量为KT）,单原子分子仅有3个平动自由度,所以为3KT/2,非刚性双原子分子有3个平动自由度,2个转动自由度,1个振动自由度,所以为(3+2+1×2)KT/2,非刚性三原子分子有3个平动自由度,3个转动自由度,3个振动自由度所以为(3+3+3×2)KT/2,刚性分子不用考虑振动,一般非刚性分子有3n个自由度,3个平动自由度,3个转动自由度,(n为原子个数,n＞2),有n-6个振动自由度.不能说每个分子的能量都是iKT/2,这是统计规律.
分子平均能量相当于是物质的内能,是平均动能与分子势能的和.