Всего два атома водорода имеют 6 степеней свободы. Из них, способствовать переводу, способствует вращению и способствуют вибрации.
Я знаю, что вибрационное движение заморожено при низкой температуре из-за квантово-механических эффектов.
Однако тогда при высокой температуре должно быть , а экспериментально так и есть (источник: Принципы физики Уокера, Резника и Холлидея)
Редактировать: ответы показывают, что недостающая часть теплоемкости связана с потенциальной энергией вибрации. Поэтому я расширяю вопрос для уточнения. Всего имеет 9 степеней свободы, из них 3 поступательных, 2 вращательных, 4 колебательных. Так, при высокой температуре из быть ? Две четверки связаны с кинетической и потенциальной энергией колебательного движения.
цитата из википедии о теплоемкости :
Каждая вращательная и поступательная степень свободы будет вносить R/2 в общую молярную теплоемкость газа. Однако каждая мода колебаний будет вносить вклад R в общую молярную теплоемкость. Это связано с тем, что для каждой формы колебаний существует компонента потенциальной и кинетической энергии. И потенциальная, и кинетическая составляющие будут вносить R/2 в общую молярную теплоемкость газа.
Для более общего газа Википедия [ общий газ ] также дает вам пример того, как рассчитать количество степеней свободы и как правильно применить теорему о равноправии:
Например, трехатомный закись азота N2O будет иметь только 2 степени вращательной свободы (поскольку это линейная молекула) и содержит n=3 атома: таким образом, количество возможных колебательных степеней свободы будет v = (3⋅3) − 3 − 2 = 4. Существует четыре способа или «режимы», в которых могут колебаться три атома, соответствующие 1) режиму, в котором атом на каждом конце молекулы движется от центрального атома или к нему в одно и то же время. время, 2) способ, при котором любой из концевых атомов движется асинхронно по отношению к двум другим, и 3) и 4) два режима, при которых молекула изгибается вне линии, от центра, в двух возможных плоскостных направлениях, которые ортогональны к своей оси. Каждая колебательная степень свободы дает ДВЕ полные степени свободы, поскольку мода колебательной энергии делится на 1 кинетическую и 1 потенциальную моду. Это даст закиси азота 3 поступательных, 2 вращательных и 4 колебательных режима (но последние дают 8 колебательных степеней свободы) для накопления энергии. Всего это f = 3 + 2 + 8 = 13 полных степеней свободы для накопления энергии для N2O.
Для изогнутой молекулы, такой как вода H2O, аналогичный расчет дает 9 − 3 − 3 = 3 моды колебаний и 3 (поступательные) + 3 (вращательные) + 6 (колебательные) = 12 степеней свободы.
Упругая потенциальная энергия связи является еще одной степенью свободы, вносящей вклад в теплоемкость.
Джитендра
парусник