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。