Закон - равнораспределение - энергия
Cтраница 2
Как и следовало ожидать, значение Еар при высоких темаературах представляет классическое значение и находится в согласии с законом равнораспределения энергии. [16]
Следует отметить, что при обычных и более высоких темпера турах наблюдается соблюдение еще одного важного закона, а именно закона равнораспределения энергии по степеням свободы движения. Каждой поступательной и вращательной степени свободы отвечает энергия, равная 1 кал / моль, умноженной а абсолютную температуру, а каждой колебательной степени свободы - 2 кал. [17]
В качестве другого примера возьмем идеализированный двуатомный газ, все молекулы которого имеют независимо от температуры пять степеней свободы и подчиняются закону равнораспределения энергии по степеням свободы. [18]
Если эти движения описывать классически, то: каждая поступательная и вращательная степень свободы дает вклад в среднюю энергию молекулы kT / 2 ( RT / 2 на 1 моль), каждая колебательная степень свободы - вклад kT ( RT на 1 моль) - закон равнораспределения энергии. [19]
Действительно, согласно закону равнораспределения энергии на каждую степень свободы колебательного движения должна приходиться в среднем энергия КГ. [20]
Зп - общее число степеней свободы молекулы; fKOI1 - число колебательных степеней свободы, равное Зп-6 для нелинейной молекулы и Зп-5 для линейной. Выражения (IV.83) - (IV.85) представляют собой запись закона равнораспределения энергии. [21]
Зп - общее число степеней свободы молекулы; / кол - число колебательных степеней свободы, равное Зп - 6 для нелинейной молекулы и Зп - 5 для линейной. Выражения (IV.83) - (IV.85) представляют собой запись закона равнораспределения энергии. [22]
 |
Сравнение функций распределения Максвелла ( м., Ферми - - Дирака ( Ф - Д. и Бозе - Эйнштейна ( Б. - Э.. [23] |
Зависимость е ( р) для них линейна, поэтому теплоемкость кристаллич. При высоких темп - pax можно пользоваться законом равнораспределения энергии по степеням свободы, так что теплоемкость не зависит от темп-ры и равна 3JVJt, где N - число атомов в кристалле. Зависимость е ( р) при произвольных р можно определить из опытов по неупругому рассеянию нейтронов в кристалле или вычислить теоретически, задавая значения силовых констант, определяющих взаимодействие атомов в решетках. [24]
Однако при понижении температуры до нескольких десятков градусов Кельвина вырожденным оказывается также вращательное движение. Вклад вращательного движения в теплссмкость газа становится меньше, чем этого требует закон равнораспределения энергии. [25]
Рассмотрим сначала характер беспорядочного теплового движения в газе или твердом теле при приближении температуры к абсолютному нулю. В классической теории, где степени свободы считаются, а не взвешиваются, справедлив закон равнораспределения энергии, который приводит к постоянной величине удельной теплоемкости. Число степеней свободы системы не меняется с температурой и при температурах, близких к абсолютному нулю, она имеет столько же степеней свободы, сколько и при высоких температурах. В классической теории при рассмотрении энергии неупорядоченного движения не существует низких температур. В квантовой теории картина совершенно иная, так как колебания кристаллической решетки уже не могут получать произвольные приращения энергии. Дозволены только дискретные состояния возбуждения, и при понижении температуры все большее число степеней свободы оказывается замороженным. Во многих отношениях положение вещей аналогично тому, которое имеет место при возбуждении состояний атомов и молекул с высокой энергией. [26]
Из механики известно, что всякое вращательное движение может быть представлено наложением двух колебательных движений. Поэтому вращательное движение молекул имеет также квантовый характер, но при обычных температурах его можно считать классическим, подчиняющимся закону равнораспределения энергии. Молекулы такого газа имеют пять степеней свободы классических ( вращательные и трансляционные степени свободы) и одну степень свободы колебательного движения. [27]
Как мы отмечали, результаты, полученные с помощью классической теории, не вполне удовлетворительны, в особенности для низких температур. Закон равнораспределения энергии, вытекающий из классической теории идеального газа, имеет лишь ограниченную область применимости. Получить более строгие результаты можно, исходя из тех общих соотношений, которые были выведены в гл. [28]
Твердые тела по их электрическим свойствам делятся на металлы и диэлектрики. Согласно закону равнораспределения энергии внутренняя энергия металлического твердого тела должна складываться из энергии тепловых колебаний атомов кристаллической решетки и энергии теплового движения свободных электронов. Отсюда теплоемкость 1 моль металла должна быть больше теплоемкости 1 моль диэлектрика на величину теплоемкости электронного газа. [29]
Экспериментально определяют значение В.э. в-ва, отсчитываемое от ее значения при абс. Определение В.э. требует данных о теплоемкости СУ ( Т), теп лотах фазовых переходов, об ур-нии состояния. Изменение В.э. при хим. р-циях ( в частности, стандартная В. К составляет ЗКТ / 2, где К-газовая постоянная; она сводится к средней энергии по-ступат. Указанные значения отвечают закону равнораспределения энергии для названных видов движения и вытекают из законов классич. [30]
Страницы: 1 2