የኢነርጂ ቲዎሪ ክፍፍል

የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ቲዎሪ የተገኘው በሴክተር ማክስዌል በስታቲስቲክስ ሜካኒክስ በመጠቀም በቲዎሪ ነው። ምንም አይነት የሙከራ ማረጋገጫ ስለሌለው ቲዎሪ ይባላል። የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ እኩል ስርጭት ማለት ነው።

የትርጉም ኪነቲክ ኢነርጂ የሚመነጨው ከትርጉም እንቅስቃሴ ሲሆን ሶስት የፍጥነት ክፍሎች አሉት፤ እነሱም የx-ዘንግ፣ የy-ዘንግ እና የz-ዘንግ ናቸው። እነዚህ ሶስት የፍጥነት ክፍሎች ቁጥር 3 ከላይ ባለው እኩልታ ውስጥ የሚታየው ለዚህ ነው። እያንዳንዱ የፍጥነት ክፍል የነጻነት ዲግሪ ይባላል። ሶስት የፍጥነት ክፍሎች ስላሉ የትርጉም ኪነቲክ ኢነርጂ ሶስት የነፃነት ዲግሪ አለው።

የኢነርጂ ቲዎሪ ክፍፍል 1

የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ቲዎሪ ኢነርጂ በሁሉም የነጻነት ደረጃዎች መካከል በእኩል መከፋፈል እንዳለበት ይገልጻል። ስለዚህ፣ ለእያንዳንዱ የነጻነት ደረጃ አማካይ ኢነርጂ 1⁄2 kT ነው።

የሞናቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች

የሞናቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የትርጉም እንቅስቃሴን ብቻ ስለሚያከናውኑ የሞናቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች 3 ዲግሪ ነፃነት እንዲኖራቸው።

የሞናቶሚክ ጋዝ ሞለኪውል አማካይ የኪነቲክ ኃይል፡

3 (1⁄2 kT) = 3/2 kT = 3/2 nRT.

የሞናቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም፡

ሐ = 3/2 አር = 3/2 (8,315 ጄ/ሞል.ኬ) = 12,47 ጄ/ኪ.ግ.ኬ

የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች

ከትርጉም እንቅስቃሴ በተጨማሪ፣ የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የማሽከርከር እና የንዝረት እንቅስቃሴን ያከናውናሉ። ለትርጉም እንቅስቃሴ የነፃነት ዲግሪዎች ብዛት = 3. ለመዞር እና ለመንዝረት እንቅስቃሴ ስንት የነፃነት ዲግሪዎች?

ሶስት የማሽከርከር ዘንጎች አሉ፤ እነሱም x፣ y እና z ዘንጎች ናቸው። በ x-ዘንጉ ዙሪያ ያለው የማሽከርከር እንቅስቃሴ በስሌቱ ውስጥ አልተካተተም ምክንያቱም ሞለኪውሉን የሚያዋቅሩት ሁለት አቶሞች ከማሽከርከር ዘንጉ ጋር ስለሚገጣጠሙ። ከ x-ዘንጉ ጋር ሲገጣጠሙ የሁለቱም አቶሞች የኢነርቲያ ቅጽበት = 0። ስለዚህ፣ ለመሽከርከሪያ እንቅስቃሴ የነፃነት ዲግሪዎች ብዛት = 2።

እንዲሁም ያንብቡ  የማግኔቲክ ፍሉክስ የውይይት ጥያቄዎች ምሳሌ

የእያንዳንዱ ዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውል አማካይ ኃይል፡

3 (1⁄2 ኪቲ) + 2 (1⁄2 ኪቲ) = 5/2 ኪቲ = 5/2 nRT.

የዲአቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም፡

ሐ = 5/2 አር = 5/2 (8,315 ጄ/ሞል.ኬ) = 20,79 ጄ/ኪ.ግ.ኬ

በቲዎሪ የተገኘው የሞለኪውላር ሙቀት አቅም ከእውነተኛው የሙቀት አቅም ትንሽ ከፍ ያለ ነው። በሙከራዎች የተገኙ የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች።

በሚንቀጠቀጡበት ጊዜ፣ የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች ሁለት ዓይነት የኃይል ዓይነቶች አሏቸው፤ የኪነቲክ ኃይል እና የመለጠጥ አቅም ያለው ኃይል። ስለዚህ፣ ለንዝረት እንቅስቃሴ የነፃነት ዲግሪዎች ብዛት 2 ነው።

የእያንዳንዱ ዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውል አማካይ ኃይል፡

3 (1⁄2 ኪቲ) + 2 (1⁄2 ኪቲ) + 2 (1⁄2 ኪቲ) = 7/2 ኪቲ = 7/2 nRT.

የዲአቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም፡

ሐ = 7/2 አር = 7/2 (8,315 ጄ/ሞል.ኬ) = 29,1 ጄ/ኪ.ግ.ኬ

እባክዎን ይህንን ውጤት በሙከራ የተገኙትን የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ጋር ያወዳድሩ። ልዩነቱ ጉልህ ነው። የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች 7 ዲግሪ ነፃነት (የትርጉም፣ የማሽከርከር እና የንዝረት እንቅስቃሴ) አላቸው፣ ስለዚህ በሙከራ የተገኙት የዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም 29,1 J/Kg.J አካባቢ መሆን አለበት።

የንዝረት እንቅስቃሴ በዲያቶሚክ ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖም በሙቀት ክልል (ቲ) ላይ የተመሰረተ ነው። ቀደም ሲል የተደረጉ ሙከራዎች በአንጻራዊ ሁኔታ ጠባብ በሆነ የሙቀት ክልል ውስጥ ተካሂደዋል። በቅርብ ጊዜ በተደረጉ የሙቀት ክልል ውስጥ የተደረጉ ሙከራዎች የጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም በሙቀት ክልል ላይም እንደሚመሰረት አሳይተዋል። ይህንን ጉዳይ በተሻለ ለመረዳት፣ በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የሃይድሮጂን ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ልዩነትን እንመርምር።

እንዲሁም ያንብቡ  የብርሃን ጣልቃ ገብነት

በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የሃይድሮጂን ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ልዩነት።

ሃይድሮጂን (ኤች)2) ዲያቶሚክ ጋዞችን ጨምሮ። በጎን በኩል ያለው ምስል የሃይድሮጂን ጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ልዩነት በተለያዩ የሙቀት መጠኖች ያሳያል። የ5/2 R = 20,79 J/Kg.K የሞለኪውላር ሙቀት አቅም እሴት ከ250 K እስከ 750 K ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ ብቻ ነው። ከ250 K በታች፣ የሃይድሮጂን ጋዝ የሞለኪውላር ሙቀት አቅም 3/2 R = 12,47 J/Kg.K እስኪደርስ ድረስ በየጊዜው ይቀንሳል። በተቃራኒው፣ ከ750 K በላይ፣ የጋዝ ሞለኪውላር ሙቀት አቅም 7/2 R = 29,1 J/Kg.K እስኪደርስ ድረስ በየጊዜው ይጨምራል።

በዚህ እውነታ ላይ በመመስረት፣ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የጋዝ ሞለኪውሎች የትርጉም እንቅስቃሴን ብቻ እንደሚያደርጉ መናገር እንችላለን። የሙቀት መጠኑ ሲጨምር የጋዝ ሞለኪውሎች የማዞሪያ እንቅስቃሴን ብቻ ያከናውናሉ። በከፍተኛ የሙቀት መጠን የጋዝ ሞለኪውሎች እርስ በእርስ ይጋጫሉ፣ ይህም ሞለኪውሎቹን የሚያዋህዱት አቶሞች የንዝረት እንቅስቃሴን እንዲያከናውኑ ያደርጋል። ስለዚህ፣ እነዚህ ሶስት የእንቅስቃሴ ዓይነቶች በደረጃዎች ይከሰታሉ፣ በመጀመሪያ የትርጉም እንቅስቃሴ (ዝቅተኛ የሙቀት መጠን)፣ ከዚያም የትርጉም + ሽክርክሪት (መካከለኛ የሙቀት መጠን)፣ እና በመጨረሻም የትርጉም + ሽክርክሪት + ንዝረት (ከፍተኛ የሙቀት መጠን)። የንዝረት እንቅስቃሴ የሚከሰተው የጋዝ ሞለኪውሎች እርስ በእርስ ሲጋጩ ብቻ ነው።

ይህ ለሃይድሮጂን ጋዝ ብቻ የተወሰነ አይደለም፣ ነገር ግን ለሌሎች ጋዞችም ይሠራል። ሳይንቲስቶች የጋዝ ሞለኪውሎች የሙቀት አቅም ከሙቀት መጠን ጋር እንደሚለዋወጥ ደርሰውበታል። ለውጦቹ ከሃይድሮጂን ጋዝ ጋር ተመሳሳይ ናቸው፣ ነገር ግን የእያንዳንዱ ጋዝ አወቃቀር ስለሚለያይ (የያዙት የአቶሞች ብዛት እና አይነቶች)፣ የሙቀት አቅም ለውጦች በተለያዩ የሙቀት ክልሎች ውስጥ ይከሰታሉ።

እንዲሁም ያንብቡ  ሾጣጣ መስታወት

የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ቲዎሪም አጠቃላይ ኢነርጂ በእያንዳንዱ የነጻነት ደረጃ በእኩል መከፋፈል እንዳለበት ይገልጻል። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ በጋዝ ሞለኪውሎች የሚገኘው ተጨማሪ ኢነርጂ በእያንዳንዱ የነጻነት ደረጃ በእኩል አይከፋፈልም፣ ነገር ግን ቀስ በቀስ ይሰራጫል። ከዚህም በላይ፣ በጋዞች ኪኔቲክ ቲዎሪ ላይ በንድፈ ሀሳብ ላይ የተመሠረተውን የጋዝ ሞለኪውላዊ የሙቀት አቅም እኩልታ የሞለኪውላዊ የሙቀት አቅም የሚወሰነው በ R (ለእያንዳንዱ የነጻነት ደረጃ 1/2 R) ላይ ብቻ እንደሆነ ይገልጻል። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ የሞለኪውላዊ የሙቀት አቅም በሙቀት (T)ም ይነካል።

በርካታ መደምደሚያዎች ሊደረጉ ይችላሉ። በመጀመሪያ፣ የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ የሚመነጨው ከክላሲካል ስታቲስቲክስ ሜካኒክስ ሲሆን ይህም በኒውተን የሜካኒክስ ህጎች ላይ የተመሰረተ ነው። ሁለተኛ፣ የጋዝ ሞለኪውሎችን እንቅስቃሴ ለማብራራት የምንጠቀምበት የጋዞች ኪነቲክ ቲዎሪ በኒውተን የሜካኒክስ ህጎች ላይ የተመሰረተ ነው። የኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ኢነርጂ ቲዎሪ እና የጋዞች ኪነቲክ ቲዎሪ ተጥሰዋል፣ የኒውተን የሜካኒክስ ህጎች በአቶሚክ ወይም በሞለኪውላር ደረጃ የሚከሰተውን እንቅስቃሴ ማስረዳት እንደማይችሉ መደምደም ይቻላል። በሌላ አነጋገር፣ የኒውቶኒያን ሜካኒክስ ወይም ክላሲካል ሜካኒክስ የቁስ እንቅስቃሴን በትላልቅ ደረጃዎች ብቻ ማስረዳት ይችላሉ።

አስተያየት ይስጡ