Не термодинамика
§2. Газдардың жылу сиымдылығының классикалық теориясы
жүктеу/скачать 0.83 Mb.
|
§2. Газдардың жылу сиымдылығының классикалық теориясыБiр атомды молекулаларды бiр бiрiмен əсерлеспейдi жəне оның үш еркiндiк дəрежесi бар деп есептесек, iшкi энергия U 3 2
мұнда N молекулалардың саны. Бiр моль газ үшiн N Авагадро санына тең, сонда U 3 RT 2
Жылу сиымдылықты көлем тұрақты жағдайдағы iшкi энергия арқылы жазып u CV T V Бiр атомды идеал газдың жылу сиымдылығын анықтаймыз Сv 3 R 2 (12) Егер газ екi атомды болса, онда молекулалардың үш еркiндiк дəрежесiнен басқа екi айналмалы еркiндiк дəрежесi пайда болады, яғни еркiндiк дəрежелерiнiң жалпы саны – 5 (сурет 1). Сонда iшкi энергия мен жылу сиымдылық
Cурет 1. Екі атомды молекуланың айналатын еркіндік дəрежелері 5 RT U = 2 5 R , Cv = 2 (13) f – еркiндiк дəрежесi бар газ молекулаларының жылу сиымдылығы Сv f R 2
Ендi осы алынған өрнектердi тəжiрибелiк деректермен салыстыралық. Бiр атомды газдар (инерттi газдар – гелий, неон, аргон, криптон, ксенон) жəне металл булары (сынап) үшiн жылу
сиымдылықтың тəжiрибеден алынған мəндерi С 3 R – теориялық өрнекпен есептелген v 2 мəндермен жақсы сəйкес келедi жəне температураға тəуелсiз болады. Ал екi атомды газдар үшiн T Сурет 2. Екі атомды газдың жылу сиымдылығының температура бойыша өзгерісі 2-ші суреттен жылу сиымдылықтың мəнiнiң 2,5 R – ге тек белгiлi бiр температуралық аралықта сəйкес келетiндiгiн көремiз. Температураның төменгi мəндерiнде жылу сиымдылық 5 R 2 ден кем, ал жоғары температурада одан үлкен. Мұндай қайшылықтың себебi екi атомды газдарда энергияның еркiндiк дəрежелерi бойынша бiрқалыпты үлестiруi температураның кез келген мəндерiнде орындала бермейдi. Төменгi температураларда кейбiр еркiндiк дəрежелерi «қатып» қалады, яғни үрдіске қатыспайды, ал жоғары температураларда керiсiнше қосымша, жаңа еркiндiк дəрежелерi: электрондық, тербелiстiк т.б. пайда бола бастайды. 0 Co2 C 0 Сурет 3. СО2 молекуласының тəуелсіз тербелістері Тəжiрибе мен теорияның арасындағы алшақтық күрделi молекулалар үшiн одан да үлкен. Мысалы үш атомды газ – СО2 – көмiрқышқыл газдың молекулалары 3-ші суреттегiдей орналасқан. U 3 RT (RT ) (4RT ) 2 ілг айн терб ал жылу сиымдылықтың есептелген мəні Сv = 6.5 R Ал тəжiрибелiк дерек бұл мəнмен сəйкес келмейдi. Бұл мысалдардан энергияның еркiндiк дəрежелерi бойынша бiрқалыпты үлестiруi теоремасының барлық жағдайда орындала бермейтiндiгiн көремiз. Сондықтан екi атомды жəне көп атомды газдардың жылу сиымдылығы статистикалық кванттық теорияда ғана дұрыс есептеледi.
жүктеу/скачать 0.83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|