Чему равна кинетическая энергия одной молекулы двухатомного газа?

Рассмотрим следующий вопрос:

Закрытый контейнер содержит смесь газообразного хлора и газообразного аргона. Каково отношение средней кинетической энергии молекулы двух газов?

Согласно кинетической теории газов кинетическая энергия любой молекулы, независимо от того, является ли она одноатомной, двухатомной или многоатомной, определяется выражением 3 2 к б Т , где к б есть постоянная Больцмана. Следовательно, соотношение должно быть 1 : 1 . Это также ответ и объяснение, данное в моем учебнике.

Однако двухатомный газ имеет 5 степени свободы ( 3 поступательный + 2 вращательное), и согласно закону равнораспределения энергии, каждая степень свободы вносит энергию 1 2 к б Т . Итак, не должна ли кинетическая энергия двухатомного газа, такого как хлор, на самом деле быть 5 2 к б Т , в этом случае отношение будет 5 : 3 ?

Неправильный ответ в этом учебнике.

Ответы (1)

Кинетическая энергия молекулы в двухатомном газе, как вы правильно сказали,

5/2(NkT) = 5/2(nRT)

Однако это только приблизительное значение, применимое при промежуточных температурах. При более низких температурах единственный вклад в кинетическую энергию вносит поступательное движение. При более высоких энергиях два дополнительных вклада (кинетический и потенциальный) исходят от вибрации.

(извините за убогий формат, ответил в мобильном приложении)

Вот источник, который соответствует моему ответу, чтобы помочь объяснить: Nuclear-power.net/nuclear-engineering/thermodynamics/…
Спасибо! У меня все еще есть вопрос. Если бы при низких температурах двухатомные газы имели внутреннюю энергию 3/2 кТл, то не был бы коэффициент теплоемкости воздуха ближе к 5/3, как и в одноатомных газах, в отличие от принятого значения 7/5 ?
Отношение теплоемкости воздуха составляет 7/5, и я полагаю, что это связано с тем, что воздух состоит только из двух атомов, но я не совсем уверен.
Точно. Воздух на 99% состоит из двух атомов, поэтому его теплоемкость составляет 7/5. Однако, если ваше объяснение верно, даже двухатомные газы, присутствующие в воздухе, будут иметь ту же энергию (3/2 кТл), что и одноатомный газ (у которого коэффициент теплоемкости 5/3) при низкой температуре, и, следовательно, воздух также будет иметь Коэффициент теплоемкости близок к 5/3, что не так.
Я вернусь к вам через пару лет, когда я узнаю этот материал по-настоящему :)
@Tarun - имейте в виду, что низкотемпературный означает очень низкий: к Т < ℏ 2 / я . Это холоднее, чем у ведьминой титьки, холоднее, чем ведро пингвиньего дерьма, холоднее, чем Оймякон в январе. Соотношение Cp/Cv действительно было бы 5/3 в газовой фазе, но не в жидком азоте.
Чему равна кинетическая энергия одной молекулы двухатомного газа?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v