Основы химической физики. Простов В.Н. - 54 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

.
2
2/3
2
пост
P
RT
Nh
MkT
Z
A
=
π
Величина
R
дT
Zд
RT
Р
2
5
ln
пост
=
. Подставив это значение и выражение
для поступательной статсуммы в первую формулу для S
пост
, получим:
].
2
52
ln[
lnln
2
5
ln
2
3
2
5
2
1
ln
2/3
2
2/3
2
пост
Rk
Nh
k
R
PRTRMRR
P
RT
Nh
MkT
N
RS
A
A
A
+
+
++=+
=
π
π
Подставив в последнюю формулу значения фундаментальных констант,
запишем выражение для вычисления поступательного вклада в
энтропию моля идеального газа
][69,9lnln
2
5
ln
2
3
)/(
пост
КмольДжPRTRMRS +=
. (3.18)
При использовании (3.18) нужно помнить, что размерности величин под
логарифмом должны быть:
М в [г/моль], Т в [K], Р в [атм]. Только в этом
случае свободный член равен 9,69 Дж/(мольК). Из формулы (3.18) также
следует, что поступательная энтропия идеальных газов растёт при
увеличении молекулярного веса молекул и их температуры, и падает
при увеличении давления.
3.7 Вычисление статсуммы вращательного движения Z
вр
.
Рассмотрим двухатомную молекулу. Один из методов расчёта
Z
вр
состоит в подстановке экспериментальных значений вращательных
энергетических уровней в выражение для статсуммы и суммировании
экспоненциальных членов. Но некоторые вращательные состояния
могут иметь одинаковую энергию. Энергия вращения молекулы в
классической механике даётся формулой
J
Е
2
2
вр
=
,
54
                                               3/ 2
                       ⎛ 2π ⋅MkT ⎞                        RT
              Z пост = ⎜ 2         ⎟                  ⋅      .
                       ⎝  h  ⋅ N A ⎠                       P

            ⎛             ⎞
Величина RT ⎜ д ln Z пост ⎟ = 5 R . Подставив это значение и выражение
            ⎜             ⎟
                  ⎜
                  ⎝          дT    ⎟
                                   ⎠Р      2
для поступательной статсуммы в первую формулу для Sпост, получим:


                                        3/ 2
              1 ⎛ 2π ⋅MkT ⎞                        RT 5    3        5
Sпост = R ln    ⋅⎜          ⎟                  ⋅      + R = R ln M + R ln T − R ln P +
             N A ⎝ h 2 ⋅N A ⎠                       P  2   2        2
                      3/ 2
        ⎛ 2πk ⎞                  5
+[ R ln⎜⎜ 2      ⎟⎟          ⋅k + R].
        ⎝ h ⋅ N A⎠               2

Подставив в последнюю формулу значения фундаментальных констант,
запишем выражение для вычисления поступательного вклада в
энтропию моля идеального газа

                     3        5
              Sпост = R ln M + R ln T − R ln P − 9,69 [ Дж /( моль ⋅ К )] .          (3.18)
                     2        2
При использовании (3.18) нужно помнить, что размерности величин под
логарифмом должны быть: М в [г/моль], Т в [K], Р в [атм]. Только в этом
случае свободный член равен 9,69 Дж/(моль⋅К). Из формулы (3.18) также
следует, что поступательная энтропия идеальных газов растёт при
увеличении молекулярного веса молекул и их температуры, и падает
при увеличении давления.

      3.7 Вычисление статсуммы вращательного движения Zвр.

Рассмотрим двухатомную молекулу. Один из методов расчёта Zвр
состоит в подстановке экспериментальных значений вращательных
энергетических уровней в выражение для статсуммы и суммировании
экспоненциальных членов. Но некоторые вращательные состояния
могут иметь одинаковую энергию. Энергия вращения молекулы в
классической механике даётся формулой

                    Ω2 ,
              Евр =
                    2J

                                                           54