ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Числовой материал из "Физическая химия Том 1 Издание 5" Приблизительные данные о теплоемкостях идеальных газов можно получить простым путем из кинетической теории. Рассмотрим сначала идеальный одноатомный газ (состоящий из свободных атомов, например газы нулевой группы, пары большинства металлов) — единственный случай, для которого классическая кинетическая теория дает точный результат. [c.255] При нагревании идеального одноатомного газа при постоянном объеме вся теплота расходуется на увеличение кинетической энергии пост, поступательного движения его атомов. Изменение потенциальной энергии здесь отсутствует, так как частицы друг с другом не взаимодействуют (это характерный признак идеального газа). По этой же причине отсутствуют колебания. Вращение атомов не расходует энергии. [c.255] ПК Гр 11П внутри МО.Л0К Л. [c.256] Например поступательное движение точки в пространстве имеет три степени свободы (слагаемые по трем координатным осям). Для тела конечных размеров к этому прибавляются три вращательные степени свободы (вокруг трех взаимно перпендикулярных осей). [c.256] Ввиду весьма частых, совершенно беспорядочных столкновений газовых молекул, сопровождающихся быстрым перераспределением энергии по разным степеням свободы всех молекул, можно предположить, что в среднем, на каждую степень свободы приходится одна и та же доля всей энергии, независимо от того, есть ли эта степень свободы слагаемое поступательного, вращательного или колебательного движения. Основываясь на кинетической теории газов, Максвелл и Больцман дали строгое доказательство этого закона. [c.256] Этими простыми соотношениями исчерпывается применение классической кинетической теории к теплоемкостям идеальных газов. [c.256] Одноатомные газы точно следуют теории, в остальных же случаях последняя дает лишь весьма приближенную картину в противоречии с (102) теплоемкости изменяются с температурой и с природой газа. Лишь при невысоких температурах теплоемкости более или менее приближаются к теоретическим величинам. [c.257] Отклонение газов от идеального состояния не играет существенной роли в этих расхождениях с теорией. Не помогло бы и добавление колебательных степеней свободы, что приводило бы к слишком вы ким и опять-таки независимым от температуры значениям, если оставаться на почве изложенной выше классической кинетической теории. [c.257] Причина расхождений лежит в том, что для периодических движений передача энергии от одних тел к другим ограничена квантовыми условиями. Поэтому для таких движений закон равномерного распределения энергии, выведенный без учета этих условий, перестает быть верным 2. [c.258] В 213 будут изложены основы правильной квантовой теории теплоемкостей газов. [c.258] За последние годы это положение изменилось. Теоретические расчеты, основанные на квантовой теории с применением спектральных данных ( 213), могут для большинства практически важных случаев быть сделаны с точностью, превосходящей большей частью точность экспериментальных методов, и их результаты достаточно проверены косвенно, а иногда и прямыми измерениями с применением более новых методов. [c.259] Поэтому правильнее всего пользоваться такими расчетными данными, собранными в таблицы, или основанными на них интерполяционными формулами. [c.259] Вопрос о влиянии давления на теплоемкости приобрел большое значеггие в связи, с возрастающим применением высоких давлений в химической технологии (например при синтезе аммиака, гидрировании и. т. д.). К сожалению, он еще мало изучен как теоретически, так и экспер ментально (см. 307). [c.260] Согласно закону Дюлокга-Пти (1815), атомные теплоемкости всех твердых тел одинаковы и близки к 6,4. Неточность этого закона ясна уже из того, что в нем не принято во внимание значительное влияние температуры на теплоемкости. Обычно при комнатной температуре у твердых элементов Ср равна 6,1—6,8. Ср для углерода, бора и кремния достигает 6,4 лишь при высоких температурах (выше 1000 ), представляя интересные исключения из закона Дюлонга и Пти ( 209). [c.260] Вернуться к основной статье