Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике в. Квантовая теория теплоемкости.Согласно классической механике, вращательная и колебательная энергии могут принимать любые значения: угловая скорость вращения и амплитуда колебаний могут непрерывно изменять свои значения. Согласно же квантовой механике, молекула может находиться лишь в некоторых так называемых стационарных состояниях, соответствующих определенным значениям энергии. Если к молекуле подводится энергия (например, столкновениями или излучением), то молекула может воспринимать эту энергию только определенными порциями (квантами), которые обладают как раз такой энергией, какая нужна, чтобы молекула могла перейти из одного стационарного состояния в другое, энергетически более высокое.
Фиг. 17. Уровни колебательной На фиг. 17 изображены стационарные состояния молекулы
Легко видеть, что уровни колебательной энергии располагаются на равных расстояниях друг от друга, тогда как расстояние между уровнями вращательной энергии возрастает пропорционально То обстоятельство, что разрешены не все значения энергии, а лишь ряд дискретных значений, не существенно при высоких температурах; однако при низких температурах средняя энергия поступательного движения может стать гораздо меньше энергии, необходимой для возбуждения перехода молекулы из нулевого в первое квантовое состояние. В этом случае если молекула теряет свою энергию в процессе столкновений и скачком переходит из первого состояния в нулевое, то она не может возвратиться за счег столкновений в первое состояние и тем более на любой высший уровень.
Фиг. 18. Зависимость ко лебательной Итак, средняя колебательная энергия быстро спадает до нулевого значения, когда Принято описывать это вырождение посредством «характеристической температуры», т. е. такой температуры, при которой вырождение становится заметным. Для колебательной энергии характеристическая температура определяется формулой
а для вращательной энергии
На фиг. 18 показаны теоретические кривые зависимости колебательной и вращательной теплоемкостей от отношения температуры к характеристической температуре. Характеристические температуры основных двухатомных газов имеют следующую величину:
Фактически при обычных температурах колебательная теплоемкость этих газов близка к нулю, тогда как вращательная теплоемкость вполне ощутима. Уменьшение вращательной теплоемкости при понижении температуры показано на фиг. 18,б, а на фиг. 14 можно видеть, что выше 300° К происходит увеличение теплоемкости рассматриваемых газов (наименьшее увеличение наблюдается
|
1 |
Оглавление
|