Степені вільності молекули

Тема 3.6 Теплоємність. Класична молекулярно-кінетична теорія теплоємності. Число ступенів свободи молекул: Розподіл енергії по ступенях свободи. Знаходження Ср й Сv і відношення Ср/Сv, згідно МКТ Границі застосування класичної теорії теплоємності. Теплоємність газу при постійному тиску.

Внутрішня енергія системи залежить від характеру взаємодії і частинок у системі, щоб точно її визначити, треба враховувати енергію електронів, які рухаються на електронних оболонках атомів та іонів, і внутрішньоядерну енергію.. Тому часто для зручності, використовуючи поняття внутрішньої енергії, мають на увазі не всю внутрішню енергію певної системи, а тільки ту її частину, яка істотна для розгляду того чи іншого явища.

Наприклад, частинки тіла перебувають у русі, тобто мають кінетичну

енергію. Між частинками діють сили, притягання і відштовхування, тобто

частинки мають і потенціальну енергію. Визначити енергію хаотичного

руху безлічі частинок, а тим більше врахувати потенціальну енергію кожної з них, не можна. Таким чином, енергії всіх частинок додаються в загальну суму, яка визначає внутрішню енергію тіла. Зрозуміло, що виміряти можна тільки зміну внутрішньої енергії, а не всю енергію тіла. Поняття енергії завжди стосується системи тіл.Не можна вважати, що енергію може мати яке-небудь одне тіло або одна частинка без зв'язку з іншими тілами і з іншими частинками. Не можна говорити про потенціальну енергію каменя безвідносно до Землі, неправильно також припускати, що рухомий м'яч або снаряд має кінетичну енергію сам собою, а не відносно якого-небудь тіла, Якщо при цьому не змінюється температура (кінетична енергія частинок), то змінюється потенціальна енергія частинок тіла. Здебільшого одночасно змінюються і кінетична, і потенціальна енергії частинок тіла.

Молекулу одноатомного газу розглядають як матеріальну точку, бо маса атома зосереджена переважно в ядрі, розміри якого малі. Положення одноатомної молекули в просторі однозначно задають трьома

координатами. Кажуть, що одноатомний газ має три степеня вільності

(Ця молекула рухається тільки поступально. Оскільки молекула

перебуває в хаотичному русі, то всі напрями її руху рівноправні, тобто

середня кінетична енергія хаотичного руху молекули рівномірно розподі-

ленії між трьома степенями вільності.

На кожний степінь вільності поступального руху одноатомної мо-

іскули припадає однакова кінетична енергія, яка дорівнює W=і/2Е.

Молекула двохатомного газу складається з двох атомів, жорстко

з'язаних між собою. Ці молекули не тільки рухаються поступально, а й

обертаються.Така молекула, крім трьох степенів вільності поступального руху, має ще степені вільності обертального руху, тобто і = 5. Якщо газ багатоатомним, то і =6.

Внутрішня енергія багатоатомного газу - це кінетична енергія всіх рухів частинок. Усі степені вільності багатоатомної молекули рівноправні, тому вони вносять однаковий вклад у її середню кінетичну енергію.

Дата добавления: 2015-05-24