Molekulare Deutung der Wärmekapazität von Gasen
Gleichverteilungssatz der Energie (Äquipartitionsprinzip)
Die Gesamtenergie eines Teilchens des idealen Gases ist die Summe von Energiebeiträgen der Translations-, Rotations- und Vibrationsbewegung. Für ein -atomiges Molekül gibt es
- Tab.1
- Energieanteile eines idealen Gases.
Gewinkelt | Linear | |
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Beiträge für die kinetische Energie der Translation | ||
Beiträge für die kinetische Energie der Rotation | ||
Beiträge für die kinetische Energie der Vibration | ||
Beiträge für die potentielle Energie der Vibration |
Gemäß der klassischen Theorie von Systemen aus vielen Teilchen (statistische Mechanik) gilt dann:
- Die einem System von Molekülen bei Erhöhung der Temperatur um zugeführte Energie verteilt sich derart auf das System, dass im Mittel auf jeden der oben genannten Beiträge ein Anteil von pro Teilchen kommt. Für ein nichtlineares -atomiges Molekül nimmt also das System die Energie von pro Teilchen auf.
Nach dem Gleichverteilungssatz setzt sich demnach die molare Wärmekapazität des idealen Gases bei -atomigen Molekülen wie folgt zusammen:
- Tab.2
- Molare Wärmekapazitätsanteile eines idealen Gases.
Gewinkelt | Linear | |
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Beiträge für die Translation | ||
Beiträge für die Rotation | ||
Beiträge für die Vibration |
In dieser Übersicht sind - wie allgemein üblich - die Beiträge für die kinetische und potentielle Energie pro Vibrationsfreiheitsgrad zu zusammengezogen worden.