Теплоемкость одноатомных и многоатомных газов

Теплоемкость одноатомных и многоатомных газов

Исходя из определения внутренней энергии для теплоемкости одноатомных газов, можно записать:

Из этого выражения видно, что (при постоянном объеме) теплоемкость – величина постоянная, от температуры не зависит.

Теплоемкость при постоянном давлении для одноатомных газов:

Полезно знать соотношение ,где γ — показатель адиабаты,

Кроме того, , тогда и

Используя показатель адиабаты γ, можно записать:, тогда внутреннюю энергию можно найти по формулам:

Теоретический расчет теплоемкости для двухатомных газов (i = 5):

Многоатомные газы (i = 6):

Далее, с ростом температуры теплоемкость быстро возрастает (явление «размораживания» степеней свободы молекулы) до классического значения , характерного для двухатомной молекулы с жесткой связью, в которой нет колебательных степеней свободы.

При температурах свыше 2000 К теплоемкость обнаруживает новый скачок до значения 7R/2. Этот результат свидетельствует о появлении еще и колебательных степеней свободы.

Все это объясняется специфическими квантовыми эффектами, необъяснимыми с позиции классической физики.

Рисунок 1. Экспериментальная зависимость молярной теплоемкости газов от температуры