Was ist der Beitrag der kinetischen Rotationsenergie zur Temperatur des Gases gemäß der kinetischen Theorie der Gase?

Wir wissen, dass für ein Molekül idealen Gases

U = Kinetische Energie = F 2 R T

Wo F ist die Anzahl der Freiheitsgrade, R ist die Gaskonstante und T ist die absolute Temperatur.

Das bekommen wir also

K E F 2 T

Aber gemäß der kinetischen Interpretation der Temperatur haben alle Gase mit derselben Temperatur unabhängig von der Atomizität die gleiche durchschnittliche kinetische Energie pro Molekül, aber die Freiheitsgrade hängen von der Atomizität ab. Wie ist diese Aussage also gültig? Ziehen sie nur translationale KE in Betracht? Wenn ja, warum wirkt sich die kinetische Rotationsenergie dann nicht auf die Temperatur des Gases aus?

Antworten (1)

Wenn ja, warum wirkt sich die kinetische Rotationsenergie dann nicht auf die Temperatur des Gases aus?

Sie wirkt sich nicht auf die kinetische Temperatur eines idealen Gases aus (die nur von der kinetischen Translationsenergie abhängt), aber die kinetische Rotationsenergie beeinflusst die innere kinetische Energie eines idealen Gases aufgrund der Abhängigkeit der spezifischen Wärme von Freiheitsgraden.

Für jedes ideale Gas, jeden Prozess, ist die Änderung der inneren Energie (die als vollständig kinetisch angesehen wird) gegeben durch

Δ U = C v Δ T

Wo Δ T ist die Änderung der kinetischen Temperatur. Aber C v hängt vom Gasmolekül ab. Für ein einatomiges Gas

C v = 3 2 R

In Anbetracht dessen, dass es nur drei (translationale) Freiheitsgrade gibt, die mit einem einatomigen Gas verbunden sind (als Punktmassen betrachtet).

Für ein zweiatomiges Gas

C v = 5 2 R

Spiegelt zwei zusätzliche Freiheitsgrade wider, die mit der Drehung verbunden sind. Und für ein mehratomiges Gas

C v = 6 2 R

Widerspiegeln eines zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrades.

Hoffe das hilft.