温度为T的二维理想气体由N个质量为Ⅲ的单原子分子组成.它们只能在xy平面上面积为A的范围内运动(周围有刚性壁
温度为T的二维理想气体由N个质量为Ⅲ的单原子分子组成.它们只能在xy平面上面积为A的范围内运动(周围有刚性壁约束),这时的压强是单位长度上受到的力.试问:
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(7)式
就是二维理想气体的麦克斯韦速率分布公式.$我们知道,三维理想气体的物态方程为pV=νRT.在二维理想气体中的压强应该是作用在单位长度上的力,因而和V相对应的应该是面积A,因为只有这样才能使得pA具有能量的量纲,可以和RT的量纲相一致,所以二维理想气体的物态方程为
pA=νRT.$按照能量均分定理,理想气体每一个分子的每一个自由度均分到的动能,二维单原子分子只有2个平动自由度,所以二维理想气体的每一个分子的平均动能为kT.对于1mol气体,它的内能(也就是动能)为
Um=NAkT=RT.
其摩尔定体热容为 .
其摩尔定压热容为 .$要求出单位时间内碰撞到单位长度刚性壁上的分子数Γ,可以设想每十个分子只能沿±x,±y四个方向运动,其运动速率都是,则在dt时间内碰撞在△l器壁上的分子数应该等于在以△l为底,以为高的矩形的面积中的,所有向△l运动的分子数N′.dt时间内只有的分子向△l运动,这些分子的数密度,所以这个矩形中向△l运动的分子数为
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则 .
下面来求.前面已经指出,二维单原子分子理想气体的每一个分子的平均动能为kT,所以
,
其中m为分子的质量.现在作的近似,则有
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所以
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