Внутренняя энергия термодинамической системы

Средняя кинетическая энергия молекулы

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы

Энергия, приходящаяся на поступательную степень свободы

Независимо от общего числа степеней свободы молекул три степени свободы всегда поступательные. Ни одна из поступательных степеней свободы не имеет преимущества перед другими, поэтому на каждую из них приходится в среднем одинаковая энергия, равная 1/3 значения .

Для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная , а на каждую колебательную степень свободы – в среднем энергия, равная . Колебательная степень «обладает» вдвое большей энергией потому, что на нее приходится не только кинетическая энергия (как в случае поступательного и вращательного движения), но и потенциальная энергия, причем средние значения кинетической и потенциальной энергий одинаковы.

,

где i = i_пост + i_вращ + 2i_колеб (i – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы).

Внутренняя энергия U – энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т.д.) и энергия взаимодействия этих частиц.

· К внутренней энергии не относятся кинетическая энергия движения системы как целого и потенциальная энергия системы во внешних полях.

· Внутренняя энергия – однозначная функция термодинамического состояния системы.

· При переходе системы из одного состояния в другое изменение внутренней энергии определяется только разностью значений внутренней энергии этих состояний и не зависит от пути перехода.

Дата добавления: 2017-01-14