Все ли столкновения атомов упругие? Если это так, то почему?

Все ли столкновения атомов упругие? Если это так, то почему?

Нет, это одно из ключевых приближений для идеального газа .

Я процитирую вам самую первую строчку на этой странице слово в слово; в нем говорится: «Идеальный газ - это теоретический газ, состоящий из множества беспорядочно движущихся точечных частиц, единственное взаимодействие которых - совершенно упругое столкновение».

Вы можете спросить, зачем нам нужно делать это приближение?

Ответ в основном заключается в том, что мы можем применить уравнение состояния к реальным газам , что позволяет нам рассчитать их термодинамические величины, такие как температура, давление газа или его внутренняя энергия (но для идеального газа внутренняя энергия - это чисто кинетическая энергия). по причинам, которые я объясню ниже).

Я не буду вдаваться в подробности, но в зависимости от того, насколько далеко вы хотите зайти, вы можете еще лучше аппроксимировать реальные газы с помощью уравнения Ван-дер-Ваальса.

Как упоминалось в комментарии, молекулы реального газа (когда мы не приближаем газ к «идеальному») теряют или приобретают кинетическую энергию (неупругое столкновение) при столкновении.

Не является частью вашего вопроса, но молекулы реального газа также обладают потенциальной энергией из-за межмолекулярных сил между молекулами (которые считаются равными нулю для идеального газа).

Кинетическая энергия движущегося атома$K~=~\frac{1}{2}mv^2$должно быть сравнимо с атомными уровнями, чтобы столкновение было неупругим. Ридберговские уровни атома водорода$E_n~=~-13.6eV/n^2$, для$n$атомарном уровне. Для перехода от$N~=~2$уровень до$n~=~1$уровень высвобождаемой энергии$\Delta E~=~E_2~-~E_1$ $=~10.2eV$Эта энергия$16.3\times 10^{-19}j$. Температура по теореме о равнораспределении$E~=~\frac{3}{2}kT$затем$7.9\times 10^4K$Это довольно жарко. Для возбуждения атома водорода требуется достаточно высокая температура.

Тогда предположение об упругом столкновении означает, что кинетическая энергия атомов достаточно мала, поэтому внутренняя электронная структура атома не нарушается.