Teorē o le vaeluaga tutusa o le malosi

O le teorama equipartition o le malosi na maua mai i se auala fa'avae e Clerk Maxwell e fa'aaoga ai le fa'ainisinia fa'amaufa'ailoga. Ua ta'ua o se teorama aua e leai se fa'amaoniga fa'ata'ita'i. O le equipartition o le malosi o lona uiga o le tutusa o le tufatufaina o le malosi.

O le malosiaga kinetic fa'aliliu e mafua mai i le gaioiga fa'aliliu, lea e tolu vaega o le saoasaoa: le x-axis, le y-axis, ma le z-axis. O nei vaega e tolu o le saoasaoa o le mafua'aga lea e aliali mai ai le numera 3 i le fua fa'atatau o lo'o i luga. O vaega ta'itasi o le saoasaoa e ta'ua o le tikeri o le sa'olotoga. Talu ai e tolu vaega o le saoasaoa, o le malosiaga kinetic fa'aliliu e tolu tikeri o le sa'olotoga.

O le teorama vaeluaga tutusa o le malosi e taʻu mai ai e tatau ona tufatufa tutusa le malosi i tikeri uma o le saolotoga. O lea la, o le averesi o le malosi mo tikeri taʻitasi o le saolotoga e 1⁄2 kT.

Molekiula kasa monoatomika

E na'o le gaioiga fa'aliliu e faia e molela'au kasa monatomic ina ia maua ai e molela'au kasa monatomic le 3 tikeri o le saolotoga.

O le averesi o le malosiaga kinetic mo molecule taitasi o se kesi monatomic e:

3 (1⁄2 kT) = 3/2 kT = 3/2 nRT.

Malosiaga o le vevela o molela'au kasa monoatomika:

C = 3/2 R = 3/2 (8,315 J/mol.K) = 12,47 J/Kg.K

Molekiula kasa diatomika

I le fa'aopoopoga i le gaioiga fa'aliliu, e faia fo'i e molela'au kesi diatomic ni gaioiga fa'ata'amilomilo ma gatete. O le aofa'i o tikeri o le sa'olotoga mo le gaioiga fa'aliliu = 3. E fia tikeri o le sa'olotoga mo le gaioiga fa'ata'amilomilo ma gatete?

E tolu axes o le rotation, o le x, y ma le z axes. O le gaioiga fa'ata'amilomilo e fa'ata'amilo i le x-axis e le aofia i le fuafuaga aua o atoms e lua o lo'o fausia ai le molecule e tutusa ma le rotation axis. A tutusa ma le x-axis, o le moment of inertia o atoms uma e lua = 0. O lea la, o le aofa'i o tikeri o le sa'olotoga mo le gaioiga fa'ata'amilomilo = 2.

O le averesi o le malosi mo molela kasa diatomic taitasi e:

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

Malosiaga o le vevela o molela'au kasa diatomic:

C = 5/2 R = 5/2 (8,315 J/mol.K) = 20,79 J/Kg.K

O le gafatia o le vevela molecular na maua mai i le teori e fai si tele atu nai lo le gafatia moni o le vevela. molela'au kasa diatomic e maua mai i fa'ata'ita'iga.

A tetete, o molela kesi diatomic e iai ituaiga malosiaga e lua: le malosiaga kinetic ma le malosiaga elastic potential. O le mea lea, o le numera o tikeri o le saolotoga mo le gaioiga tetete e 2.

O le averesi o le malosi mo molela kasa diatomic taitasi e:

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

Malosiaga o le vevela o molela'au kasa diatomic:

C = 7/2 R = 7/2 (8,315 J/mol.K) = 29,1 J/Kg.K

Fa'amolemole fa'atusatusa lenei i'uga ma le gafatia o le vevela o molela'au kesi diatomic na maua mai fa'ata'ita'iga. E taua tele le eseesega. O molela'au kesi diatomic e 7 tikeri o le sa'olotoga (fa'aliliuga, fa'ata'amilosaga, ma le gatete), o lea la, o le gafatia o le vevela o molela'au kesi diatomic na maua mai fa'ata'ita'iga e tatau ona i le 29,1 J/Kg.J.

O le aafiaga o le gatete i luga o le gafatia o le vevela o molela kesi diatomic e faʻalagolago foʻi i le va o le vevela (T). O faʻataʻitaʻiga muamua na faia i se vaapiapi o le vevela. O faʻataʻitaʻiga talu ai nei na faia i se vaapiapi o le vevela ua faʻaalia ai o le gafatia o le vevela o molela kesi e faʻalagolago foʻi i le va o le vevela. Ina ia malamalama atili i lenei mataupu, seʻi o tatou iloiloina le eseesega o le gafatia o le vevela o molela kesi haitorosene i vevela eseese.

Eseesega o le gafatia o le vevela o molela'au o le kesi haitorosene i vevela eseese.

Haidrone (H₂) e aofia ai kasa diatomic. O le ata i le itu o loʻo faʻaalia ai le eseesega o le gafatia o le vevela o molela o le kasa haitorosene i vevela eseese. O le tau o le gafatia o le vevela molela o le 5/2 R = 20,79 J/Kg.K e naʻo le va o le vevela e tusa ma le 250 K i le 750 K. I lalo ifo o le 250 K, o le gafatia o le vevela molela o le kasa haitorosene e faʻaitiitia pea seʻia oʻo i le 3/2 R = 12,47 J/Kg.K. I se isi itu, i luga atu o le 750 K, o le gafatia o le vevela molela o le kasa e faʻateleina pea seʻia oʻo i le 7/2 R = 29,1 J/Kg.K.

E faʻavae i luga o lenei mea moni, e mafai ona tatou fai atu i le vevela maualalo, e naʻo le gaioiga faʻaliliu e faia e molela kesi. A faʻateleina le vevela, e naʻo le gaioiga faʻataʻamilomilo e faia e molela kesi. I le vevela maualuga, e fetoʻai molela kesi ma le tasi, ma mafua ai ona faia e atomu o loʻo fausia ai molela ni gaioiga faʻatetete. O lea la, o nei ituaiga gaioiga e tolu e tutupu i ni vaega, muamua naʻo le gaioiga faʻaliliu (vevela maualalo), ona sosoo ai lea ma le faaliliuga + faʻataʻamilomilo (vevela feololo), ma mulimuli ane le faaliliuga + faʻataʻamilomilo + faʻatetete (vevela maualuga). E naʻo le taimi e fetoʻai ai molela kesi e tupu ai le gaioiga faʻatetete.

E lē gata i le kesi haitorosene lea tulaga, ae e faʻatatau foʻi i isi kesi. Ua maua e saienitisi o le gafatia o le vevela o molelaʻau kesi e masani ona suia foʻi i le vevela. E tutusa suiga ma mea e oʻo i ai le kesi haitorosene, ae ona e eseese le fausaga o kesi taʻitasi (le aofaʻi ma ituaiga o atomu o loʻo iai), e tutupu foʻi suiga i le gafatia o le vevela i vaega eseese o le vevela.

O le teorama equipartition o le malosi e taʻu mai ai e tatau ona tufatufa tutusa le malosi atoa i tikeri taʻitasi o le saolotoga. O le mea moni, o le malosi faʻaopoopo e maua e molelaʻau kesi e le tufatufa tutusa i tikeri taʻitasi o le saolotoga, ae e tufatufa malie. E le gata i lea, o le fua faʻatatau mo le gafatia o le vevela molelaʻau o se kesi, lea na matou maua faʻavae i luga o le teorama kinetic o kesi, e taʻu mai ai o le gafatia o le vevela molelaʻau e faʻalagolago lava i le R (1/2 R mo tikeri taʻitasi o le saolotoga). O le mea moni, o le gafatia o le vevela molelaʻau e aʻafia foʻi e le vevela (T).

E tele ni fa'ai'uga e mafai ona faia. Muamua, o le teorama equipartition o le malosi e maua mai le mekanika fa'amaufa'ailoga masani, lea e fa'avae i luga o tulafono a Newton o mekanika. Lua, o le teorama kinetic o kasa, lea tatou te fa'aaogaina e fa'amatala ai le gaioiga o molela'au kasa, e fa'avae fo'i i luga o tulafono a Newton o mekanika. Talu ai ona ua solia le teorama equipartition o le malosi ma le teorama kinetic o kasa, e mafai ona fa'ai'uina e le mafai e tulafono a Newton o mekanika ona fa'amatala le gaioiga e tupu i le tulaga atomika po'o le molekula. I se isi faaupuga, o le mekanika Newtonian, po'o le mekanika masani, e na'o le fa'amatalaina o le gaioiga o mea i fua tetele.