Средняя энергия молекул

№1 Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место только поступательное и вращательное движение молекулы как целого, средняя кинетическая энергия молекул азота равна …

Решение: Для статической системы в состоянии термодинамического равновесия на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная , а на каждую колебательную степень – . Средняя кинетическая энергия молекулы равна ; где –сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы. При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движение, сумма числа степеней с вободы равна + -число степеней свободы поступательного движения, равное ; –число степеней свободы вращательного движения, которое может быть равно Для молекулярного азота (двухатомной молекулы) Следовательно, (3 степени свободы поступательного движения по направлениям осей ординат и 2 степени свободы вращательного движения вокруг осей ) (см. рис.) Тогда средняя энергия молекул азота равна

№2 В соответствии с законом равномерного распределения энергии по степеням свободы средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа при температуре T равна: . Здесь , где ,  и  – число степеней свободы поступательного, вращательного и колебательного движений молекулы соответственно. Для гелия (He) число i равно … 3

№3 В соответствии с законом равномерного распределения энергии по степеням свободы средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа при температуре T равна: . Здесь , где ,  и  – число степеней свободы поступательного, вращательного и колебательного движений молекулы соответственно. Для азота  средняя кинетическая энергия колебательного движения молекулы равна …

Ответ:

№4 Средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа при температуре T равна . Здесь , При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движение, для водяного пара (Н₂O) число i равно …

Ответ:6

№5 Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре  зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место поступательное, вращательное движение молекулы как целого и колебательное движение атомов в молекуле, средняя кинетическая энергия молекулы кислорода ( ) равна …

№6 Если не учитывать колебательные движения в молекуле водяного пара, то отношение кинетической энергии вращательного движения к полной кинетической энергии молекулы равно …1/2

№7 При комнатной температуре отношение   молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме равно  для …

Решение Из отношения найдем , . Только 3 поступательные степени свободы имеют одноатомные газы, следовательно, это гелий.

№8 На каждую степень свободы движения молекулы проходится одинаковая энергия, равная постоянная Больцмана, температура по шкале Кельвина). Средняя кинетическая энергия атомного водорода равна …

Решение Средняя кинетическая энергия молекул равна , где число степеней свободы молекулы. Атомарный водород –это одноатомный газ, атомы которого в данной модели участвуют только в поступательном движении . Число степеней свободы , т.к. положение центра инерции атома задается тремя координатами . Следовательно, .