Теплоемкость - одноатомный газ
Cтраница 3
Частицы одноатомных газов могут обладать только поступательным движением, и число степеней свободы при каких угодно температурах должно оставаться неизменным. Опыт полностью подтверждает это и показывает независимость теплоемкостей одноатомных газов от температуры. [31]
Однако такой вывод противоречит экспериментальным данным. Опыт показывает, что пренебрежимо мало зависит от температуры только теплоемкость одноатомных газов. [32]
Кроме того, классическая теория приводит к неправильному выводу об отсутствии зависимости от температуры теплоемкостей любых газов. На самом деле опыт показывает, что этим свойством обладает только теплоемкость одноатомных газов. Очевидно, классическая теория, которая не учитывает индивидуальных особенностей молекул различных газов ( принимая во внимание только отличия, связанные с числом атомов в молекуле, а также с линейным или нелинейным строением молекул), неверна. [33]
При понижении температуры энергия и теплоемкость, приходящиеся на колебательные п вращательные степени свободы, уменьшаются и при достаточно низких температурах вовсе исключаются, что согласуется с опытными данными. Например, теплоемкость водорода при низких температурах уменьшается до величины, равной теплоемкости одноатомного газа. [34]
 |
Изменение коэффициента Эйкена с температурой при низком давлении. [35] |
Из рис. 10.1 также следует, что группа kM / iCv - f, известная как коэффициент Эйкена, значительно меньше 2 5 для иных, неодноатомных газов. До сих пор рассматривалась только энергия поступательного движения; поскольку теплоемкость многоатомных газов часто значительно выше теплоемкостей одноатомных газов, существенная доля молекулярной1 энергии может быть связана не с энергией поступательного движения, а с другими ее формами. [36]
При комнатной температуре у большинства двухатомных газов молекулярные вращения уже начинаются, а колебания еще нет. Поэтому они обладают только пятью эффективными степенями свободы, и их удельная теплоемкость составляет 5 / 3 от теплоемкости одноатомного газа. [37]
Действительно, чтобы формулы ( 2) и ( 3) объясняли большую электропроводность и большую теплопроводность металлов, необходимо предположить, что число свободных электронов п в каждой единице объема металла велико, например по одному электрону на каждый атом металла. Но в таком случае весьма значительной должна быть также теплоемкость электронного газа - примерно 3 калории на грамм-атом, как теплоемкость любого одноатомного газа. Но тогда общая грамм-атомная теплоемкость металла была бы равна не 6 калориям, как это установлено опытами Дюлонга и Пти, а 9 калориям, чего на самом деле нет. [38]
Интересен раздел, посвященный теплоемкости газа при низких температурах. Дело в том, что Эйкену принадлежит важное открытие, сделанное им при исследовании молекулярной теплоемкости водорода при низких температурах, а именно что эта теплоемкость резко уменьшается с понижением температуры и приближается к теплоемкости одноатомного газа. В указанном разделе Эйкен подробно излагает результаты своих исследований. [39]
 |
Зависимость удельной теплоемкости от температуры. [40] |
Установлено, что теплоемкость различных газов находится в прямой зависимости от температуры и атомности газов. Однако у одноатомных газов эта зависимость проявляется слабо и в расчетах не учитывается. Поэтому теплоемкость одноатомных газов считается постоянной величиной, не зависящей от температуры. [41]
АН в уравнениях ( 1 - 14) и ( 1 - 20), теплоемкость должна быть выражена в зависимости от температуры. Согласно табл. 2, теплоемкость одноатомного газа, например такого как гелий, аргон или неон, не зависит от температуры и равна 3 кал / ( моль - К) при процессах при постоянном объеме и 5 кал / ( моль К) при процессах при постоянном давлении. [42]
 |
Молярные теплоемкости Cv некоторых газов при 25 С. [43] |
Это подтверждает наше представление о том, что такие газы состоят из молекул, в которых содержится более одного атома, как это следовало из законов Авогадро и Канниццаро. На рис. 7.3 и 7.4 показана температурная зависимость теплоемкости различных газов при постоянном давлении. Из этих данных можно видеть, что в отличие от теплоемкости одноатомных газов, которая остается постоянной в широком диапазоне изменения температуры, теплоемкости других газов заметно изменяются с температурой. Интересно, что теплоемкости всех таких газов обязательно повышаются с ростом температуры. [44]
На рис. 5.2 иллюстрируется температурная зависимость теплоемкости Cv для водорода. Таким образом, теплоемкость Cv водорода равна в области температур 30 - f - 60 К теплоемкости одноатомного газа. [45]
Страницы: 1 2 3 4