Идеальный газ и двухатомный газ с одинаковой температурой

Если ящик с идеальным газом и другой ящик с двухатомным газом находятся в тепловом равновесии,

  1. означает ли это, что средняя поступательная энергия частицы идеального газа (А) такая же, как и у частицы двухатомного газа (В)?

  2. или это означает, что A равно сумме средней поступательной энергии (B) + средней энергии колебаний (C) + средней энергии вращения (D) двухатомной газовой частицы?

  3. Равновесие достигается, когда A = B = C = D?

  4. или это А = В + С + D?

Ответы (1)

Теорема о равнораспределении утверждает, что каждая степень свободы имеет среднюю энергию 1/2KT.

Это справедливо при достаточно высоких температурах, когда квантовая механика не играет роли.

A = 3/2 KT (3 степени свободы)

В = 3/2 кт

C = 1/2 кт (1 колебательная степень свободы в двухатомной молекуле)

D = KT (2 оси вращения, третья имеет очень низкий момент инерции и не будет возбуждаться)

Я запутался насчет D. Если бы вы сузили его до одной степени свободы, почему бы ему не быть 1/2kT согласно вашему предыдущему аргументу?
Нет, давайте представим двухатомную молекулу в виде гантели. Есть 3 оси вращения. Один вдоль оси гантели. И 2 Перпендикулярно ему. Тот, что вдоль оси гантели, мы говорим, не вносит вклад во внутреннюю энергию Газа. Молекула может свободно вращаться вокруг оси 2, перпендикулярной гантели. Это 2 степени свободы, значит должно быть КТ.
Правильно, я ошибся. Я думал о том, что углы определяются только двумя переменными ( θ , ψ ) , например. Но при этом у вас также есть величина, вектор момента инерции (правило правой руки) имеет полностью 3 степени свободы.
Вам нужно 3 угла, чтобы указать ориентацию любого объекта (прочитайте углы Эйлера). Чтобы указать направление оси, вам нужно 2 угла, но это отличается от ориентации. Также момент инерции не является вектором, это тензор 2. В особых случаях его можно рассматривать как скаляр.
Идеальный газ и двухатомный газ с одинаковой температурой
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v