Предположим, у меня есть атом А (массой ) двигаясь хаотично с некоторой скоростью в свободном пространстве. Теперь предположим, что есть еще один такой же атом B, но движущийся с другой скоростью (меньшей, чем ) в той же строке, что и и в том же направлении, но изначально он впереди A.
Температура А — это его кинетическая энергия, а температура В — это кинетическая энергия В. Таким образом, если они вступают в контакт во время столкновения, энергия должна течь от А к В, и, наконец, оба должны иметь одинаковую температуру, т.е. одинаковую кинетическую энергию, т.е. одинаковую скорость.
Приведенное выше утверждение верно только тогда, когда столкновение неупругое, но мне сказали, что столкновения атомов всегда упругие.
Значит ли это, что оба атома не будут иметь одинаковую скорость после столкновения? Или я где-то ошибаюсь.
Температура А - это его кинетическая энергия.
К сожалению, это очень распространенное заблуждение. Тепловая энергия – это энергия, которая находится во всех неизмеряемых внутренних степенях свободы.
Для идеального газа единственными внутренними степенями свободы для энергии являются кинетическая энергия, но это не общее утверждение, оно характерно только для идеальных газов. Реальные газы и другие материалы имеют больше степеней свободы для удержания энергии. Например, атомные орбитали могут быть возбуждены, и потенциальная энергия может накапливаться в колебательных, вращательных и торсионных модах. В твердых телах также могут существовать дальнодействующие колебательные моды, называемые фононами. Итак, тепловая энергия включает в себя энергию всех этих степеней свободы.
В вашем примере столкновение вполне может быть неупругим. Тогда один из атомов будет возбужден, и недостающая КЭ окажется на атомных орбиталях. Хотя энергия не будет KE, это все же вполне допустимая тепловая энергия. Позже он может расслабиться и высвободить энергию, а также может излучать или термически возбудить другой атом.
Температура А — это его кинетическая энергия, а температура В — это кинетическая энергия В.
Это не относится к частицам. В идеальных газах можно связать среднюю кинетическую энергию с температурой и можно небрежно сказать, что кинетическая энергия молекулы или атома соответствует температуре, но никак не термодинамически. Атомы и молекулы относятся к области квантовой механики, как и их рассеяние.
Когда два атома рассеиваются, они имеют вычислимую квантовомеханическую вероятность упругого рассеяния и вычислимую квантовомеханическую вероятность неупругого рассеяния в зависимости от граничных условий системы и типа атомов.
Если оставить в стороне дискуссию об определении температуры только с 1 степенью свободы (что не меняет вопроса), ответ на ваш вопрос — да .
Столкновение может быть неупругим, т. е. не сохраняющим кинетическую энергию, если избыточная энергия запасается во внутренних степенях свободы атомов. Например, атом(ы) может стать электронно-возбужденным или образовать химическую связь .
В дополнение к комментарию Дейла вы должны знать, что простая модель химических реакций построена вокруг неупругих столкновений атомов и молекул, образующих новые виды. Из « Современного курса статистической физики » Райхля :
«Химические реакции происходят в системах, содержащих несколько видов молекул... которые могут превращаться друг в друга посредством неупругих столкновений».
Все химические реакции имеют так называемую «энергию активации». Это количество энергии, которое должно быть сообщено системе, чтобы могла начаться химическая реакция, и исходит из общей кинетической энергии сталкивающихся частиц. Глава 13, B.5 Райхля дает подробный отчет об этом.
Свидание со свободой
Свидание со свободой
Дэнни ЛеБо
Свидание со свободой