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珪藻ガスのモル比熱が通常その単酸ガスよりも大きいのはなぜですか?

二原子ガスのモル比熱は、通常、単原子ガスのそれよりも大きくなります。なぜなら、二原子ガスにはより多くの自由度があるためです。これが故障です:

自由度

* 単原子ガス: これらのガスには、翻訳の自由度しかありません。つまり、3次元(x、y、z)で移動できることを意味します。これにより、3度の自由度が得られます。

* 珪藻ガス: 珪藻ガスには追加の自由度があります。

* 翻訳: また、3次元(3度)で移動することもできます。

* 回転: それらは、2つの原子(2度)を接続する軸に対して垂直に約2つの軸を回転させることができます。

* 振動: 2つの原子は、それらを接続する軸に沿って振動できます(1度)。 この程度の自由は、多くの場合、典型的な温度では完全には活発ではありません。

比熱と自由度

特定の熱は、物質の温度を一定量だけ上げるのに必要なエネルギーの尺度です。分子の自由度が多いほど、エネルギーを蓄える方法が増えます。 これは、二原子ガスが単皮質ガスよりも多くのエネルギーがその温度を上げる必要があることを意味します。

apectition定理

Equipartition定理は、平均して、自由度の各程度は分子に1/2 ktのエネルギーを寄付すると述べています(Kはボルツマンの定数であり、Tは温度です)。これはつまり:

*単原子ガス:3自由度、平均エネルギー=(3/2)kt。

*二原子ガス:5度の自由度(振動を無視)、したがって平均エネルギー=(5/2)kt。

温度と振動

より高い温度では、振動の自由度がより活発になり、珪藻ガスのエネルギー貯蔵容量に貢献します。これにより、比熱がさらに増加し​​ます。

要約

二原子ガスには、単皮ガスよりも自由度が多いため、より多くのエネルギーを保存し、より高いモル比熱を引き起こすことができます。

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