ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применение классической статистики к вопросу о теплоемкости газов из "Введение в термодинамику Статистическая физика " Этот же результат сразу получается из теоремы о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы. [c.218] Как видно из табл. 2.1, это значение действительно находится в согласии с значением, измеренным для одноатомных газов. [c.218] Посмотрим, к каким выводам приводит предположение, что молекула движется как твердое тело. Буде.м, следовательно, учитывать только вращение молекулы как целого. Тогда каждая молекула будет обладать уже не тремя, а V степенями свободы. Если учитывать вращение вокруг всех трех осей молекулы, то. [c.218] Оно тем меньше, чем больше число степеней свободы молекулы. Таким образом, у сложных частиц, для которых к тому же еще нужно учитывать внутреннюю энергию, например энергию колебаний атомов, Ср/С должно быть меньше, чем для простых. Качественно этот вывод подтверждается иа опыте. [c.219] Рассмотрим случай двухатомных газов. В табл. 2.2 и 2.3 приведены экспериментальные данные. [c.219] Действительно, при температуре, близкой к комнатной, как видно из табл. 2.2, на опыте была измерена примерно такая величина. Однако мы видим, что теплоемкость, например, водорода (а также и других двухатомных газов) аависит от температуры — она увеличивается при повышении температуры. Этот факт зависимости теплоемкости от температуры совершенно непоиятен с точки зрения классической теории [24]. Более того, здесь возникает очень серьезное принципиальное затруднение. [c.220] Дело в том, что в классической теории для определения теплоемкости нужно знать число степеней свободы абсолютно точно. Каждая степень свободы, независимо от того, какое движение ей соответствует, учитывается при подсчете средней кинетической энергии совершенно одинаково. Если мы рассматриваем, например, двухатомную молекулу и представляем ее себе как два атома-точки, связанные между собой силами и способные колебаться одна относительно другой, то наряду с пятью степенями свободы, соответствующими поступательному движению п вра-пдению, необходимо учитывать также и энергию этих колебаний. При этом любая жесткая связь атомов между собой (если только она не абсолютно жесткая) обязывает нас учитывать кинетическую энергию этих колебаний совершенно так же, как и кинетическую энергию других степеней свободы здесь происходит увеличение теплоемкости на (1/2)Л. Чтобы оправдать допустимость пренебрежения этой степенью свободы, необходимо предположить, что эта связь абсолютно жесткая, а это, конечно, недопустимо, так как колебания атомов в молекуле возможны. [c.220] Подобная трудность проявляется по существу во всех вопросах. Так, в случае одноатомных частиц, чтобы получить значение теплоемкости Сг = (3/2)Л, следует считать, что атомы — действительно материальные точки. Допуская, например, что они представляют собой как угодно малые твердые шары, мы сразу получим для теплоемкости значение ЗЛ (прибавится еще (3/2)Д на кинетическую энергию вращения). Мы не должны, таким образом, учитывать движения электронов в атоме, иначе получается не согласующаяся с опытом теплоемкость. [c.220] Таким образом, мы можем сказать, что для правильного подсчета теплоемкости по классической теории нам нужно иметь абсолютно точную модель нашего тела. Это затруднение связано с классической теорией оно было устранено только квантовой теорией, которая позволила также объяснить и зависимость теплоемкости от температуры. [c.220] Вернуться к основной статье