1写出温度与平均平动动能的关系式,并写出此式的物理意义。2什么叫做准静态过程?3什么是能量均分定理?
时间: 2024-03-11 11:44:40 浏览: 198
1. 温度与平均平动动能的关系式为:K_avg = (3/2)kT,其中K_avg为气体分子的平均平动动能,k为玻尔兹曼常数,T为绝对温度。这个公式的物理意义是,当气体分子的温度升高时,它们的平均平动动能也会增加。这是因为温度代表了气体分子的热运动,热运动越激烈,平均平动动能就越大。
2. 准静态过程是指系统经过的一系列变化过程,其变化非常缓慢,以至于可以认为在每个瞬间系统都处于平衡状态。在准静态过程中,系统的每个参数都可以被看作是连续变化的。准静态过程通常用于简化物理问题,因为它们可以使计算更加容易。
3. 能量均分定理是指,在一个经典的理想气体中,每个分子的平均能量是(3/2)kT,其中k为玻尔兹曼常数,T为绝对温度。这个定理表明,气体分子的平均能量只与温度有关,而与分子的化学性质、形状、大小等因素无关。能量均分定理是描述气体分子运动状态的重要物理定律,它在热力学和统计物理学中都有广泛应用。
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sympy画压强与平均平动动能的关系图
首先,要画出压强与平均平动动能的关系图,需要知道它们之间的数学关系式。根据理想气体状态方程,压强P与温度T之间有以下关系:
$$P=\frac{nRT}{V}$$
其中,n表示气体的物质量,R为气体常数,V为气体的体积。另一方面,平均平动动能K与温度T之间有以下关系:
$$K=\frac{3}{2}kT$$
其中,k为玻尔兹曼常数。因此,我们可以将上述两个式子联立,消去温度T,得到:
$$K=\frac{3}{2}\frac{P}{nR}kV$$
现在我们就可以使用Sympy来画出它们之间的关系图了。具体步骤如下:
1. 导入必要的库
```python
import sympy as sp
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
```
2. 定义符号和常数
```python
P, n, R, V, K, k = sp.symbols('P n R V K k')
R_val = 8.314 # 气体常数
k_val = 1.38e-23 # 玻尔兹曼常数
```
3. 定义压强P与平均平动动能K之间的关系式
```python
K_expr = 3/2 * P / (n * R) * k * V
```
4. 将关系式转换为可绘制的函数
```python
K_func = sp.lambdify(P, K_expr.subs({n: 1, R: R_val, k: k_val}), 'numpy')
```
5. 绘制压强与平均平动动能的关系图
```python
P_vals = np.linspace(0.1, 10, 1000)
K_vals = K_func(P_vals)
plt.plot(P_vals, K_vals)
plt.xlabel('压强P')
plt.ylabel('平均平动动能K')
plt.show()
```
这样,我们就可以得到压强与平均平动动能的关系图了。其中,`sp.lambdify`函数中的`subs`方法用于将符号替换为相应的数值,以得到可绘制的函数。
在容积为2.0L的容器中,有内能为6.75×10∧2J的刚性双原子分子的某种理想气体⑴求气体的压强;⑵设分子总数为5.4×10∧22个,求分子的平均平动动能及气体的温度.(含解题步骤)
根据理想气体状态方程,可以得到气体的压强为:
$pV = nRT$
其中,$p$为气体的压强,$V$为气体的体积,$n$为气体的摩尔数,$R$为气体常数,$T$为气体的温度。
根据题目中的条件,可以得到:
$V = 2.0L$
$n = \frac{N}{N_A} = \frac{5.4\times10^{22}}{6.022\times10^{23}}\approx0.09mol$
其中,$N$为气体分子的总数,$N_A$为阿伏伽德罗常数。
$R = 8.31J/(mol\cdot K)$
将这些数值带入状态方程,可以求得气体的压强:
$p = \frac{nRT}{V} = \frac{0.09\times8.31\times6.75\times10^2}{2.0} \approx 22.8Pa$
接下来,我们可以根据分子平均平动动能的公式求解分子的平均平动动能:
$\overline{E_k} = \frac{3}{2}kT$
其中,$k$为玻尔兹曼常数,$T$为气体的温度。
将题目中给出的数据代入,可以求得分子的平均平动动能:
$\overline{E_k} = \frac{3}{2}\times1.38\times10^{-23}\times T$
$6.75\times10^2 = \frac{3}{2}\times1.38\times10^{-23}\times T$
$T = \frac{6.75\times10^2}{\frac{3}{2}\times1.38\times10^{-23}} \approx 3.9\times10^3K$
因此,气体的温度为约为 $3.9\times10^3K$。
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