Γιατί είναι η μοριακή ειδική θερμότητα του διατομικού αερίου μεγαλύτερη από αυτό ένα μονοατομικό αέριο;
βαθμοί ελευθερίας:
* ΜΟΝΟΟΟΤΙΚΟ ΑΕΤΕΣ: Ένα μονοατομικό αέριο, όπως το ήλιο ή το νέον, έχει μόνο μεταφραστικούς βαθμούς ελευθερίας. Αυτά αντιπροσωπεύουν την κινητική ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση σε τρεις διαστάσεις (x, y και z). Κάθε βαθμός ελευθερίας μπορεί να αποθηκεύσει κατά μέσο όρο 1/2 kt ενέργειας, όπου το k είναι η σταθερά του Boltzmann και το T είναι θερμοκρασία.
* διατομικό αέριο: Ένα διατομικό αέριο, όπως το οξυγόνο ή το άζωτο, έχει πρόσθετους βαθμούς ελευθερίας:
* Μετάφραση: Όπως τα μονοατομικά αέρια, έχουν τρεις μεταφραστικούς βαθμούς ελευθερίας.
* περιστροφική: Τα διατομικά μόρια μπορούν επίσης να περιστρέφονται περίπου δύο άξονες κάθετα στον άξονα του δεσμού. Αυτό συμβάλλει σε δύο ακόμη βαθμούς ελευθερίας.
* Δονητική: Τα διατομικά μόρια μπορούν να δοθούν κατά μήκος του άξονα του δεσμού. Αυτό προσθέτει έναν βαθμό ελευθερίας.
Αποθήκευση ενέργειας:
Δεδομένου ότι τα διατομικά αέρια έχουν περισσότερους βαθμούς ελευθερίας, μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερη ενέργεια σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να αυξήσει τη θερμοκρασία ενός διατομικού αερίου με μια ορισμένη ποσότητα σε σύγκριση με ένα μονοατομικό αέριο.
Μοριακή ειδική θερμότητα:
Η μοριακή ειδική θερμότητα (CV) είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας ενός γραμμομόρου μιας ουσίας κατά ενός βαθμού Κελσίου (ή Kelvin). Δεδομένου ότι τα διατομικά αέρια έχουν περισσότερους βαθμούς ελευθερίας, η μοριακή τους ειδική θερμότητα είναι υψηλότερη.
θεωρητικές τιμές:
* ΜΟΝΟΟΟΤΙΚΟ ΑΕΤΕΣ: CV =(3/2) r, όπου r είναι η ιδανική σταθερά αερίου.
* διατομικό αέριο (σε θερμοκρασία δωματίου): CV =(5/2) r. Ο δονητικός βαθμός ελευθερίας δεν είναι πλήρως ενεργός σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά συμβάλλει σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Συμπέρασμα:
Οι αυξημένοι βαθμοί ελευθερίας στα διατομικά αέρια τους επιτρέπουν να αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια σε μια δεδομένη θερμοκρασία, με αποτέλεσμα υψηλότερη μοριακή ειδική θερμότητα σε σύγκριση με μονοατομικά αέρια.
