Молекулярно-кинетический смысл температуры

Сравнивая уравнения

P = n₀ kT

и

,

где средняя кинетическая энергия поступательного движения. Имеем

Термодинамическая температура есть мера кинетической энергии молекул.

Средняя энергия молекул зависит только от температуры и не зависит от массы молекул.

среднеквадратичная скорость молекул.

Многоатомные молекулы кроме поступательного могут совершать также вращательное и колебательное движения. Эти виды движения связаны с запасом энергии, вычислить который позволяет устанавливаемый классической статистической физикой закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекулы.

Числом степеней свободы механической системы называется количество независимых координат, с помощью которых может быть задано положение системы в пространстве.

Система из N материальных точек, между которыми нет жестких связей, имеет 3N, степеней свободы (положение каждой точки определяется тремя координатами x, y, z). Каждая жёсткая связь уменьшает число степеней свободы на единицу.

На каждую степень свободы (поступательную, вращательную и колебательную), в среднем, приходится энергия, равная .

Поэтому средняя энергия молекулы

где i – сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы

i = i_пост + i_вращ + 2i_колеб

(2i_колеб, т.к. i_колеб на потенциальную энергию и i_пост на кинетическую энергию).

Закон равнораспределения получен на основе классических представлений о характере движения молекул. Поэтому он является приближенным и нарушается в тех случаях, когда становятся существенными квантовые эффекты.

Дата добавления: 2013-12-12