自由度:
* 単原子ガス: ヘリウムやネオンのような単原子ガスは、翻訳の自由度しかありません。これらは、3次元(x、y、z)の運動に関連する運動エネルギーを表します。自由度の各程度は、平均1/2 ktのエネルギーを保存できます。ここで、Kはボルツマンの定数で、Tは温度です。
* 珪藻ガス: 酸素や窒素のような珪藻ガスには、追加の自由度があります。
* 翻訳: 単原子ガスのように、彼らは3つの翻訳程度の自由度を持っています。
* 回転: 二原子分子は、結合軸に対して垂直に約2つの軸を回転させることもできます。これは、さらに2つの自由度に貢献します。
* 振動: 二原子分子は結合軸に沿って振動することができます。 これにより、1つの自由が追加されます。
エネルギー貯蔵:
珪藻ガスには自由度が増えているため、特定の温度でより多くのエネルギーを保存できます。これは、珪藻ガスの温度を一定量だけ一定量で上昇させるには、より多くのエネルギーが必要であることを意味します。
モル比熱:
臼歯比熱(CV)は、1モルの物質の温度を1度摂氏(またはケルビン)上昇させるのに必要なエネルギー量です。珪藻ガスには自由度が高くなるため、モルの比熱は高くなります。
理論値:
* 単原子ガス: cv =(3/2)r、ここで、rは理想的なガス定数です。
* 珪藻ガス(室温で): cv =(5/2)r。振動の自由度は室温では完全に活性ではありませんが、より高い温度で貢献します。
結論:
二原子ガスの自由度の増加により、特定の温度でより多くのエネルギーを保存することができ、その結果、単皮質ガスと比較してより高いモル比熱が発生します。