Методические указания для практических занятий по общей и экспериментальной физике. Часть вторая. МКТ и термодинамика. Филимонова Л.В. - 96 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ЕГУ им. Бунина | Елец

Составители: 

Рубрика: 

- 96 -
упругую пружину, и при сообщении молекуле энергии атомы могут начать
колебаться вдоль линии связи.
Таким образом, двухатомная молекула имеет шестую степень свобо-
ды — внутреннее колебательное движение. Эта степень свободы обладает
очень большой энергией возбуждения
колеб
ε
Δ
и поэтому при обычных
температурах не проявляется. С повышением температуры, при столкно-
вениях отдельных, случайно более богатых энергией молекул некоторые
из них будут приходить в колебательное движение в тем большем числе,
чем выше температура. За счет такого постепенного возбуждения колеба-
тельной степени свободы теплоемкость двухатомных газов будет увеличи-
ваться с повышением температуры, достигая некоторого предельного зна-
чения при ~2000 °С.
В отличие от поступательного и вращательного движения молекул,
обладающих только кинетической энергией, при колебательном движении
происходит непрерывное превращение кинетической энергии в потенци-
альную и обратно. Поэтому при возбуждении колебательная степень сво-
боды обладает вдвое большей средней энергией, чем каждая из поступа-
тельных и вращательных степеней свободы, т. е.
kTkTkT
потенцкинетичколеб
=+=+=
2
1
2
1
...
εεε
Следовательно, при высоких температурах средняя энергия одной
двухатомной молекулы станет равна
kTkTkTkT
колебвращпост
2
7
2
1
2
2
1
3
...
=+⋅+⋅=++=
εεεε
И теплоемкость двухатомного газа должна быть
≈= Rc
V
2
7
μ
29,1 Дж/(моль⋅К)
в полном соответствии с опытом (рис. 39). 
                                               - 96 -


упругую пружину, и при сообщении молекуле энергии атомы могут начать
колебаться вдоль линии связи.
     Таким образом, двухатомная молекула имеет шестую степень свобо-
ды — внутреннее колебательное движение. Эта степень свободы обладает
очень большой энергией возбуждения Δε колеб и поэтому при обычных

температурах не проявляется. С повышением температуры, при столкно-
вениях отдельных, случайно более богатых энергией молекул некоторые
из них будут приходить в колебательное движение в тем большем числе,
чем выше температура. За счет такого постепенного возбуждения колеба-
тельной степени свободы теплоемкость двухатомных газов будет увеличи-
ваться с повышением температуры, достигая некоторого предельного зна-
чения при ~2000 °С.
     В отличие от поступательного и вращательного движения молекул,
обладающих только кинетической энергией, при колебательном движении
происходит непрерывное превращение кинетической энергии в потенци-
альную и обратно. Поэтому при возбуждении колебательная степень сво-
боды обладает вдвое большей средней энергией, чем каждая из поступа-
тельных и вращательных степеней свободы, т. е.
                                                             1     1
      ε   колеб.
                   = ε     кинетич.
                                      + ε   потенц.
                                                         =     kT + kT = kT
                                                             2     2
     Следовательно, при высоких температурах средняя энергия одной
двухатомной молекулы станет равна
                                                              1        1         7
      ε = ε        пост.
                           + ε   вращ.
                                         + ε   колеб .
                                                         = 3 ⋅ kT + 2 ⋅ kT + kT = kT
                                                              2        2         2
     И теплоемкость двухатомного газа должна быть
                                            7
                                   cμV =      R ≈ 29,1 Дж/(моль⋅К)
                                            2
в полном соответствии с опытом (рис. 39).

Страницы