Энергия движения молекул вращательного

Изменение температуры обусловлено изменением энергии движения молекул вещества. Этот вид энергии называется внутренней энергией, понимая под ним сумму кинетической и потенциальной энергий атомов и молекул тела. В общем случае внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движений молекул, потенциальной энергии сил сцепления (отталкивания) между молекулами, внутримолекулярной, внутриатомной и внутриядерной энергии. [c.29]

Диссоциация газа — распад молекул на более простые элементы, включая и атомарные состояния, — характеризуется тем, что кинетическая энергия движения молекул переходит в колебательную и вращательную энергию атомов. Аналогичные процессы происходят и в реактивных соплах ракетных двигателей, реальное течение в которых высокоскоростной, высокотемпературной и реагирующей среды и методы описания этих процессов существенно усложняются. При расширении высокотемпературных продуктов сгорания в реактивных соплах время пребывания газа в них становится сравнимым с характерным временем химических реакций в этом газе. При понижении температуры газа в процессе расширения скорости химических реакций резко [c.346]

Молекула одноатомного газа имеет три степени свободы соответственно трем составляющим в направлении координатных осей, на которые может быть разложено поступательное движение. Молекула двухатомного газа имеет пять степеней свободы, так как помимо поступательного движения она может вращаться около двух осей, перпендикулярных линии, соединяющей атомы (энергия вращения вокруг оси, соединяющей атомы, равна нулю, если атомы считать точками). Молекула трехатомного и вообще многоатомного газа имеет щесть степеней свободы три поступательных и три вращательных. [c.16]

С молекулярной точки зрения внутренняя энергия системы есть сумма всей кинетической и потенциальной энергии частиц, составляющих эту систему. Эта энергия распределена между потенциальной и кинетической энергиями частиц внутри ядра каждого атома, потенциальной и кинетической энергиями колебания атома в молекуле, кинетической энергией вращения групп атомов внутри молекулы, кинетическими энергиями вращательного и поступательного движений молекулы как таковой и, наконец, межмолекулярной потенциальной энергией внутри системы. [c.31]

Уровни поступательной энергии могут быть приближенно определены, если рассматривать молекулу как свободную частицу, движение которой ограничено заданной областью пространства. Вращательные энергетические уровни могут быть приближенно оценены, если рассматривать вращающуюся молекулу как жесткую систему определенных размеров. Колебательные энергетические уровни могут быть приближенно определены, если считать различные виды колебаний гармоническими. В действительности различные виды энергии в молекуле не являются строго независимыми, когда все виды движения происходят одновременно. Например, расстояния между атомами и углы между связями в молекуле не фиксированы, но изменяются около некоторых равновесных значений вследствие колебательных движений длина равновесной связи сама по себе — функция вращательной энергии силы притяжения между молекулами будут изменять и вращательную, и колебательную энергии. Эти различные эффекты приводят к взаимодействию или возмущающему влиянию одного вида энергии на другой. Поправки на такое влияние могут быть сделаны только для более простых молекул, хотя они обычно относительно малы. [c.70]

Под внутренней энергией газа понимается вся энергия, заключенная в теле или системе тел. Эту энергию можно представить в виде суммы отдельных видов энергий кинетической энергии молекул, включающей энергию поступательного и вращательного движения молекул, а также колебательного движения атомов в самой молекуле энергии электронов внутриядерной энергии энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами потенциальной энергии, или энергии положения молекул. [c.54]

Классическая молекулярно-кинетическая теория газов рассматривает идеальный газ как совокупность недеформируемых молекул, между которыми отсутствуют силы взаимодействия, и каждая молекула обладает лишь энергией поступательного и вращательного движения. [c.73]

Поступательное движение такой молекулы можно разложить по направлениям трех координатных осей, в соответствии с этим говорят, что молекула имеет три степени свободы поступательного движения. Количество вращательных степеней свободы будет зависеть от атомности газа. Основной предпосылкой кинетической теории является установленный Максвеллом—Больцманом закон о равномерном распределении внутренней энергии газа по степеням свободы поступательного и вращательного движения молекул. [c.73]

Первый член правой части формулы (6-18) учитывает количество энергии, идущей на изменение поступательного и вращательного движения молекул он определяется числом степеней свободы этих движений. Второй член формулы учитывает энергию, идущую на изменение внутримолекулярных колебаний он определяется числом колебательных степеней свободы. [c.76]

В термодинамике не рассматриваются движение системы как целого и изменение ее потенциальной энергии при таком движении, поэтому энергией системы является ее внутренняя энергия . В статистической физике внутренняя энергия системы состоит из энергии разных видов движения и взаимодействия входящих в систему частиц энергия поступательного и вращательного движений молекул и колебательного движения атомов, энергия молекулярного взаимодействия, внутриатомная энергия заполненных электронных уровней, внутриядерная энергия и др. [c.25]

Внутренняя энергия состоит из кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия молекул, энергии внутриатомных и внутриядерных движений частиц, из которых состоят атомы и др. [c.27]

При не очень низких температурах средняя кинетическая энергия поступательного и вращательного движений каждой из молекул пропорциональна [c.34]

Формулы (2.13) выражают так называемый закон равнораспределения энергии по степеням свободы, согласно которому на каждую степень свободы поступательного и вращательного движений молекул приходится одна и та же средняя кинетическая энергия, равная кТ. [c.34]

Уравнения (2.26)—(2.28) являются приближенными и справедливы лишь в той области температур, где колебательные движения молекул еще не сказываются, а вращательные степени свободы возбуждены полностью. При высоких температурах необходимо учитывать энергию колебаний атомов в молекуле, в результате чего в выражения для и Ср идеального газа войдет колебательная составляющая теплоемкости С ол, которая является возрастающей функцией темпе ратуры. [c.39]

Удельная теплоемкость воздуха Ср существенно зависит от давления и температуры. Характер этой зависимости имеет свои особенности (рис. 1.28). Так, при давлении р > 10 Па и при температуре примерно до 2000 К теплоемкости мало зависят от давления, но значение их изменяется с изменением температуры. При разогреве воздуха подводимая теплота расходуется не только на увеличение энергии поступательного и вращательного движения молекул, но и на увеличение энергии колебания атомов в молекуле, работу по преодолению сил взаимодействия [c.34]

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Предположим, что энергия распределяется равномерно по всем степеням свободы поступательного и вращательного движения молекулы и на одну степень свободы приходится а на [c.30]

С учетом сказанного, полная энергия двухатомной молекулы будет равна сумме кинетических энергий поступательного движения ЦгТ), вращательного UkT) и колебательного или [c.31]

При температурах, превышающих комнатную, средняя кинетическая энергия поступательного и вращательного движений каждой из молекул пропорциональна температуре и равна соответственно (3/2) кТ и Л р (1/2) кТ. Поэтому кинетическая энергия поступательного и вращательного движений молекул является линейной функцией температуры, т. е. [c.37]

Наиболее простым является выражение внутренней энергии для идеального газа. В этом случае потенциальная энергия взаимодействия молекул отсутствует и 1 является функцией только температуры. Если температура не превышает сотен градусов, то энергией колебательных движений атомов в молекулах можно пренебречь, а энергию каждого из вращательных движений молекулы на основании закона равнораспределения энергии по степеням свободы считать равной 1/2 кТ. Внутренняя энергия 1 кмоль идеального газа [c.38]

При рассмотрении движения молекул газа было указано, что молекулы находятся в постоянном хаотическом движении. Каждая молекула движется поступательно и при этом вращается следовательно, она обладает кинетической энергией поступательного и вращательного движений. Но это не вся энергия, которой обладает молекула. Атомы, образующие молекулу, совершают колебательные движения эти колебания атомов составляют энергию молекулы, называемую энергией внутримолекулярных колебаний. [c.55]

Зависимость теплоемкости от температуры. Из физики известно, что молекулярно-кинетическая теория теплоемкости устанавливает значение теплоемкости идеального газа только в зависимости от его атомности (степеней свободы). В основе этой теории лежит закон о равномерном распределении внутренней энергии по степеням свободы поступательного и вращательного движений молекул. Поэтому удельная внутренняя энергия одного моля идеального газа пропорциональна числу степеней свободы и определяется выражением [c.29]

Таким образом, энергия теплового движения в общем случае складывается из кинетической энергии поступательного движения молекул, кинетической энергии вращательного движения молекул и энергии внутримолекулярных колебаний атомов. [c.30]

Полученная формула годна лишь для одноатомного газа, молекулы которого рассматриваются как материальные точки. В двух- и многоатомных газах молекулы наряду с поступательным движением совершают и вращательное движение. Для учета энергии вращательного движения молекул воспользуемся специальным законом распределения энергии по степеням свободы, согласно которому энергия системы, находящейся в стационарном состоянии, распределяется равномерно по всем степеням свободы (поступательного и вращательного движений). [c.50]

При определении внутренней энергии идеального газа нельзя ограничиться учетом только кинетической энергии поступательного и вращательного движений молекул. Необходимо учесть и следующую составляющую внутренней энергии — энергию колебательного движения атомов внутри молекулы так называемого молекулярного вибратора. Понятно, что влияние этой формы внутренней энергии будет тем существеннее, чем из большего числа атомов состоит молекула. [c.58]

При низких и даже обычных температурах количество энергии, поглощаемой или отдаваемой молекулярным вибратором, сравнительно с кинетической энергией поступательного и вращательного движений молекулы весьма незначительно и лишь при высоких температурах делается достаточно заметным. [c.59]

При не очень низких температурах средняя кинетическая энергия поступательного и вращательного движений каждой из молекул пропорциональна температуре и равна соответственно кТ п - кТ. [c.36]

Поэтому кинетическая энергия поступательного и вращательного движений всех молекул будет в этом случае линейной функцией температуры [c.36]

При не очень высоких температурах, когда энергию колебательных движений атомов в молекулах можно вследствие ее малости не учитывать, а энергию каждого из вращательных движений молекулы считать (на основании закона равнораспределения энергии по степеням свободы) равной - кТ, внутренняя энергия 1 кмоль идеального газа равна [c.38]

В большинстве теплоэнергетических процессов две последние составляющие остаются неизменными. Поэтому в дальнейшем под внутренней энергией мы будем понимать энергию хаотического движения молекул и атомов, включающую энергию поступательного, вращательного и колебательного движений, как молекулярного, так и внутримолекулярного, а также потенциальную энергию сил взаимодействия между молекулами. [c.12]

Теплоемкости определяются экспериментально (калориметрически), но они могут быть и вычислены теоретически, исходя из строения элементарных частиц и всего вещества в целом с достаточной степенью точности. При расчете теплоемкостей и энтальпий газов при высоких температурах, когда поглощение энергии газообразным веществом происходит вследствие возрастания энергии поступательного движения молекул, вращательного движения сложных молекул, колебательного движения атомов внутри молекул и расхода энергии на возбуждение электронных оболочек атомов, а в случае высокотемпературной плазмы (- 10 K) и на возбуждение ядерных структур (термоядерные реакции). Суммируя все расходы энергии, можно в общем виде представить уравнение теплоемкости газа следующим уравнением [c.255]

На практике с релаксационными эфсректами встречаются во многих случаях. В газах, например, приходится учитывать, что время установления термодинамического равновесия, или что то же самое — время релаксации, существенно зависит от того, какой вид энергии движения молекул участвует в процессе. Для поступательного движения атомов время релаксации определяется отношением длины свободного пробега молекулы газа к средней скорости молекул и оказывается меньше времени релаксации для вращательного движения молекул. В свою очередь, это время меньше времени релаксации для колебательного движения атомов в молекулах, которое меньше времени релаксации для химических реакций между молекулами и т. д. [c.117]

Поглощение энергии газообразным веществом в области высоких температур происходит вследствие накопления энергии поступательного движения молекул, вращательного и колебательного движения молекул, содержащих два и более атомов в своей структуре, энергии возбуждения электронных уровней атомов входящих в состав молекул и, наконец, энергии возбуждени ядер атомов, что происходит в области очень высоких температур (термоядерные процессы). Кроме того, в ряде расчетов удобно относить к понятию теплоемкости и энергии диссоциаци сложных молекул. [c.178]

С молек улярной точки зрения внутренняя энергия тела (газа) состоит пз кинетической энергии движения (поступательного, вращательного и колебательного) молекул и атомов U , потенциальной энергии взаимодействия люлекул между собой Un и для рассматриваемых в технической термодинамике явлений ее называют тепловой энергией [c.24]

Вращательные уровни энергии — это уровни, связанные с вращательным движением молекулы как целого. Вращение молекул приближенно рассматривают как свободное вращение твердого тела с тремя моментами инерции вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. При этом возможны три случая 1) сферический волчок (все три момента инерции одинаковы) 2) симметричный волчок (два момента инерции одинаковы, третий отличен от них) 3) асимметричный волчок (все три момента инерции различны). Разности энергий соседних вращательных уровней составляют от сотых долей электрон-вольта для самых легких молекул до стотысячных долей электрон-вольта для наиболее тяжелых молекул. Вращательные переходы непосредственно изучаются методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света, а также методами радиоспектроскопии. Колебательно-вращательные спектры получаются в ре-дультате того, что изменение колебательной энергии сопровождается одновременными изменениями вращательной энергии. Такие изменения происходят и при электронно-колебательных переходах, что и обусловливает вращательную структуру электронно-колебательных спектров. [c.228]

В приведенном выражении колебательная энергия молекулы G(v) соответствует модели так называемого ангармонического осциллятора, причем Шв — частота гармонических колебаний, ШеХе — постоянная энгармонизма. Вращательная энергия молекулы Fv(J) соответствует модели нежесткого ротатора и учитывает взаимодействие между колебательным и вращательным движениями молекулы, так что вращательные постоянные Bv, Dv. .. зависят от уровня колебательного возбуждения V B = Be—ae(v-i-42)+. .., D = De + Av + /2)+. ... здесь индекс е относится к равновесному межъядерному расстоянию двухатомной молекулы. [c.849]

Теплоотдача при режиме свободно-молекулярного потока. Такой режим потока наблюдается при очень больших разрежениях, когда длина свободного пробега молекул на один или более порядков превышает характерный размер тела. Теплоотдачу в этих условиях можно определить следующим образом подсчитать энергию (поступательного, вращательного и колебательного движения) молекул, падаюших на тело подсчитать энергию [c.242]

В области высоких температур по мере ее снижения средняя колебательная энергия быстро уменьшается, и когда температура Т становится порядка hvjk, приближается к нулю (так же изменяется и колебательная теплр-емкость) в указанном состоянии (Г hvjk) средняя энергия поступательного движения молекулы ЦгТ будет одного порядка с /iv . Но в рассматриваемой области (высокой температуры) вращательные кванты малы по сравнению с кТ, поэтому у.меньшение вращательной энергии (теплоемкости) произойдет при значительно более низкой температуре. [c.32]

В 1-2 было указано, что температура есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа. Более подробное изучение поведения молекул газа показывает, что между поступательным и вращательным движениями имеется вполне определенная зависимост1з, вследствие чего температура газа определяет и вращател] -ное движение молекул. Третий вид энергии молекул — энергия внутримолекулярных колебаний — также определяется температурой. Таким образом, сумма перечисленных трех видов энергии молекул зависит только от т е м-пературы газа. Четвертый вид энергии — потенциальная энергия, обусловленная силами сцепления, — зависит для данного газа от того, насколько молекулы находятся близко друг к другу, т. е. от того, какой удельный объем при данной температуре занимает 1 кг газа, или, иначе, под каким давлением при данной температуре находится газ. [c.55]

Превращение тепла в механическую энергию в двигателях совершается двумя существенно различными способами. В одних двигателях газ (или пар) при расширении в цилиндре передвиг ает поршень последний совершает возвратно-поступательные движения. Особым механизмом (кривошипно-шатунным) это движение поршня преобразуется во вращательное движение вала. К таким двигателям относятся поршневые паровые машины и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Происходящее в цилиндрах этих двигателей движение газа при его расширении незначительно, и поэтому возникающая при этом кинетическая энергия газа пренебрежимо мала. О такого рода процессах расширения в цилиндре говорят, что в них отсутствует в н -д и м о е движение газа (в отличие от невидимого движения молекул). [c.124]

В общем случае удельная кинетическая энергия теплового движения состоит из удельной кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движений молекул кин. зависящей только от температуры рабочего тела Т, и удельной потенциальной энергии пот взаимодействия молекул мехеду собой, зависящей от среднего расстояния между молекулами, т. е. от занимаемого рабочим телом удельного объема v. [c.17]

В кинетической теории материи доказывается, что между средней кинетической энергией поступательного движения молекулы и абсолютной температурой тела имеется прямая связь, а именно приходящаяся в среднем на одну степень постулательного (ил и вращательного) движения молекулы кинетическая энергия составляет /г kT, т. е. [c.11]

Интересно отметить, что в то время как превращение энергии поступательного движения молекул в энергию вращательного движения и обратно при столкновении молекул итрюисходит весьма быстро, превращение энергии постулательного или вращательного движения в колебательную осуществляется сравнительно медленно. Вообще все процессы обмена энергией, в которых участвуют колебательные степени свободы движения молекул, требуют для своего осуществления оравяительно большого времени, Поэтому при быстрых процессах распределение энергии колебаний молекул будет иным, чем при медленных, т. е. будет отличаться от равновесного. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...