Средната енергия на молекулите - studopediya

Това следва от (8.20), (8.21) и (8.22) следва, че

Така термодинамична температура е количество, пропорционално на средната енергия на транслационно движение на молекулите.

Трябва да се подчертае, че средната енергия на молекулите зависи само от температурата и не зависи от масата на молекулата.

Експресионен за средното квадратично скоростта на молекулите. Последното се определя като

Формула (8.18), следва, че средната квадратична скоростта на молекулите е

където m - масата на молекулата.

Само постепенно се движат едноатомен молекула. Ди- и многоатомни молекули, в допълнение да предаде, може също така да изпълнява въртеливо и вибрационно движение. Броят на независими видове движение на твърдо тяло се определя от броя на степените на свобода.

Броят на независимите променливи, напълно определяне на позицията на системата в пространството, наречено броят на степените на свобода.

Точка позиция материал определя от стойностите на неговите три координати, например, декартови координати х, у. Z. В съответствие с този материал точка има три степени на свобода.

Фиг. 8.3 Ориентация двуатомен молекула (гира) се определя
определяне ъгъл р и к

Ако двуатомен молекула присъства под формата на две съществени точки на разстояние L от друг (гира форма), която остава непроменена, броят на степените на свобода е равен на пет. Всъщност положението в пространството може да се настрои координати X, Y, Z центъра на масата и ъглите и р # 966; определя посоката, в пространството на права линия L (Фигура 8.3.). Следователно, три степени на свобода са транслационни и две въртене (въртяща се маса точки около оста на гира е безсмислена).

Тя е създадена експериментално, че при определянето на броя на степените на свобода на молекули, атоми трябва да се разглежда като материални точки. Общата формула за броя на степените на свобода на полиатомен молекула с твърда връзка е както следва:

където п - брой на атомите в молекулата; F - брой на твърди връзки (джъмперите) между атоми.

За едноатомен газ молекули

В продължение на двуатомни газови молекули (фиг. 8.3)

За триатомен молекула (фиг. 8.4)

Фиг. 8.4. триатомен молекула

Имайте предвид, че за всички тези видове молекули, броят на разместване степени на свобода, равна на 3. друга - да падне на ротационни степени на свобода. Освен това, ако двуатомен молекулата, две масови точки са свързани така, че няма твърда връзка, и еластичната сила действа между тях, броят на степените на свобода се увеличава с един и е равна на I = 6. Промяна на разстоянието L между точки, причинени от колебанията в системата, следователно степента на свобода съответните промени л. наречен на колебание.

Според закона на equipartition на енергия на степените на свобода на молекулата на степен на свобода (транслационно, ротационно и вибрационна), средно, на същата кинетична енергия, равна на КТ / 2.

Системата извършва хармонични трептения, наречени по-хармоничен осцилатор. В теорията на вибрации се оказа, че средната стойност на кинетичната и потенциалната енергия на хармоничен генератор идентични. От това следва, че степента на свобода вибрационни молекули удвоява енергийния капацитет, т.е.. Е. равна на KT.

Така че, законът на equipartition на енергия през степените на свобода трябва да бъде: