Составители:
Рубрика:
Химическая термодинамика
24
1.2.6. Классическая теория теплоемкости идеальных
газов
Теплоемкость при постоянном объеме идеального газа может
быть разбита на три слагаемых, соответствующих поступательному
(C
п.
), вращательному (C
в.
) и колебательному (C
к.
) движениям.
п. вр. к.
CCC C=+ +
v
(1.16)
Согласно молекулярно-кинетической теории, теплоемкость,
приходящаяся на одну степень свободы поступательного или враща-
тельного движения, одинакова и равна для одного моля газа
4,153
2
T
UR Дж
C
T моль K
∂
∂
′
==≈
⋅
v
(1.17)
Под степенью свободы в молекулярно-кинетической теории
понимается число независимых видов движения, на которые может
быть разложено сложное движение молекулы.
Молекулы газа имеют три поступательные степени свободы в
соответствии с тремя направлениями по трем осям координат, по ко-
торым может быть разложено поступательное движение молекулы.
Поэтому часть молярной теплоемкости газа, связанная с поступа-
тельным движением молекул, равна 3R/2.
Нелинейные многоатомные молекулы имеют, кроме трех по-
ступательных, еще три вращательные степени свободы. Вращатель-
ное движение молекулы также может быть разложено на три состав-
ляющих по трем осям координат. Поэтому часть молярной теплоем-
кости газа, связанная с вращательным движением, для такого типа
молекул равна 3R/2.
Двухатомные и линейные трехатомные молекулы имеют лишь
две вращательные степени свободы, так как момент инерции враще-
ния молекулы вокруг оси, проходящей через центры атомов, незна-
чителен и им можно пренебречь. Поэтому для газа, состоящего из
линейных молекул, часть теплоемкости, обусловленная вращатель-
ным движением, равна 2R/2.
Общее число степеней свободы любой молекулы, состоящей
из n атомов, равно 3n. Число колебательных степеней свободы опре-
деляется как разность между 3n и суммой числа поступательных и
вращательных степеней свободы (табл. 1.5). Но при температурах,
близких к 298 К, энергия колебательного движения значительно
меньше, чем энергия поступательного и вращательного движений, и
поэтому в классической теории теплоемкости газов не учитывается.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- …
- следующая ›
- последняя »
