Isu-qaybinta aragtida tamarta

Aragtida qalabka tamarta waxaa aragti ahaan ka soo qaatay Karaani Maxwell isagoo adeegsanaya farsamoyaqaanno tirakoob. Waxaa loogu yeeraa aragti sababtoo ah ma laha caddayn tijaabo ah. Isu-dheellitirka tamarta macnaheedu waa qaybinta siman ee tamarta.

Tamarta dhaqdhaqaaqa turjumaadda waxaa laga soo qaatay dhaqdhaqaaqa tarjumaadda, kaas oo leh saddex qaybood oo xawaare ah: dhidibka x, dhidibka y, iyo dhidibka z. Saddexdan qaybood ee xawaaraha ayaa ah sababta tirada 3 ay uga muuqato isleegta kore. Qayb kasta oo xawaare ah waxaa loogu yeeraa darajo xorriyad. Maadaama ay jiraan saddex qaybood oo xawaare ah, tamarta dhaqdhaqaaqa tarjumaadda waxay leedahay saddex darajo oo xorriyad ah.

Isu-qaybinta aragtida tamarta 1

Aragtida qalabka tamarta waxay sheegaysaa in tamarta si siman loogu qaybiyo dhammaan heerarka xorriyadda. Sidaa darteed, celceliska tamarta heer kasta oo xorriyad ah waa 1⁄2 kT.

Molecules-ka gaaska Monatomic

Molecules-ka gaaska Monatomic waxay sameeyaan dhaqdhaqaaq tarjumaad ah oo keliya si molecules-ka gaaska monatomic ay u yeeshaan 3 darajo oo xorriyad ah.

Celceliska tamarta dhaqdhaqaaqa ee molecule kasta oo ka mid ah gaaska monatomic waa:

3 (1⁄2 kT) = 3/2 kT = 3/2 nRT.

Awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska monatomic:

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

Molecules-ka gaaska diatomic

Marka laga soo tago dhaqdhaqaaqa tarjumaadda, molecules-ka gaaska diatomic waxay sidoo kale sameeyaan dhaqdhaqaaqa wareegga iyo gariirka. Tirada heerarka xorriyadda ee dhaqdhaqaaqa tarjumaadda = 3. Immisa darajo oo xorriyad ah oo loogu talagalay dhaqdhaqaaqa wareegga iyo gariirka?

Waxaa jira saddex dhidib oo wareeg ah, kuwaas oo kala ah dhidibka x, y iyo z. Dhaqdhaqaaqa wareegga ee ku wareegsan dhidibka x laguma darin xisaabinta sababtoo ah labada atam ee sameeya molecule waxay la mid yihiin dhidibka wareegga. Markay la mid noqdaan dhidibka x, daqiiqadda is-dhexgalka labada atam = 0. Sidaas darteed, tirada darajooyinka xorriyadda ee dhaqdhaqaaqa wareegga = 2.

Tamarta celceliska ee molecule kasta oo gaaska diatomic ah waa:

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

Awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska diatomic:

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

Awoodda kulaylka molecular-ka ee aragti ahaan la helo waxay ka weyn tahay awoodda kulaylka dhabta ah. Molecules-ka gaaska diatomic-ka ee laga helo tijaabooyin.

Marka gariirayaan, molecules-ka gaaska diatomic waxay leeyihiin laba nooc oo tamar ah: tamarta dhaqdhaqaaqa iyo tamarta dabacsanaanta. Sidaa darteed, tirada heerarka xorriyadda ee dhaqdhaqaaqa gariirka waa 2.

Tamarta celceliska ee molecule kasta oo gaaska diatomic ah waa:

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

Awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska diatomic:

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

Fadlan barbar dhig natiijadan awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska diatomic-ka ee si tijaabo ah loo helay. Farqiga ayaa muhiim ah. Molecules-ka gaaska diatomic-ka waxay leeyihiin 7 darajo oo xorriyad ah (dhaqdhaqaaq tarjumaad, wareeg, iyo gariir), sidaa darteed awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska diatomic-ka ee si tijaabo ah loo helay waa inay ahaataa qiyaastii 29,1 J/Kg.J.

Saamaynta dhaqdhaqaaqa gariirka ee awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska diatomic sidoo kale waxay ku xiran tahay heerka heerkulka (T). Tijaabooyin hore ayaa lagu sameeyay heer heerkul oo cidhiidhi ah. Tijaabooyin dhawaan la sameeyay oo heer heerkul oo ballaaran ayaa muujiyay in awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska ay sidoo kale ku xiran tahay heerka heerkulka. Si aan si fiican u fahanno arrintan, aan eegno kala duwanaanshaha awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska hydrogen-ka ee heerkul kala duwan.

Kala duwanaanshaha awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska haydarojiin heerkul kala duwan.

Haydarojiin (H)2) oo ay ku jiraan gaasaska diatomic. Sawirka dhinaca wuxuu muujinayaa kala duwanaanshaha awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska haydarojiin heerkul kala duwan. Qiimaha awoodda kulaylka molecules-ka ee 5/2 R = 20,79 J/Kg.K wuxuu ku jiraa oo keliya heerkulka u dhexeeya 250 K ilaa 750 K. Ka hooseeya 250 K, awoodda kulaylka molecular-ka ee gaaska haydarojiinku si joogto ah ayuu u yaraadaa ilaa uu gaaro 3/2 R = 12,47 J/Kg.K. Taas beddelkeeda, ka sarreeya 750 K, awoodda kulaylka molecular-ka ee gaaska ayaa si joogto ah u kordheysa ilaa uu gaaro 7/2 R = 29,1 J/Kg.K.

Iyada oo ku saleysan xaqiiqdan, waxaan dhihi karnaa heerkulka hooseeya, molecules-ka gaaska waxay sameeyaan dhaqdhaqaaq turjumaad oo keliya. Marka heerkulku kordho, molecules-ka gaaska waxay sameeyaan dhaqdhaqaaq wareeg ah oo keliya. Heerkulka sare, molecules-ka gaaska ayaa isku dhaca, taasoo keenta in atamka sameeya molecules-ku ay sameeyaan dhaqdhaqaaq gariir. Markaa, saddexdan nooc ee dhaqdhaqaaqa waxay ku dhacaan marxalado, marka hore oo keliya dhaqdhaqaaq turjumaad ah (heerkulka hoose), ka dibna turjumaad + wareeg (heerkulka dhexdhexaadka ah), ugu dambaynna turjumaad + wareeg + gariir (heerkulka sare). Dhaqdhaqaaqa gariirku wuxuu dhacaa oo keliya marka molecules-ka gaaska ay isku dhacaan.

Tani ma aha mid gaar u ah gaaska haydarojiin, laakiin sidoo kale waxay khuseysaa gaasaska kale. Saynisyahannadu waxay ogaadeen in awoodda kulaylka ee molecules-ka gaaska ay sidoo kale u janjeerto inay isbeddesho heerkulka. Isbeddelladu waxay la mid yihiin kuwa ay la kulmaan gaaska haydarojiin, laakiin sababtoo ah qaab-dhismeedka gaas kasta wuu kala duwan yahay (tirada iyo noocyada atamka ay ka kooban yihiin), isbeddellada awoodda kulaylka ayaa sidoo kale ka dhaca heerarka heerkulka kala duwan.

Aragtida qalabka tamarta waxay sheegaysaa in tamarta guud ay tahay in si siman loogu qaybiyo heer kasta oo xorriyad ah. Dhab ahaantii, tamarta dheeraadka ah ee ay helaan molecules-ka gaaska si siman looguma qaybiyo heer kasta oo xorriyad ah, laakiin si tartiib tartiib ah ayaa loo qaybiyaa. Intaa waxaa dheer, isle'egta awoodda kulaylka molecular-ka ee gaaska, oo aan ka soo qaadannay aragti ahaan iyadoo lagu saleynayo aragtida kinetic-ga ee gaasaska, waxay sheegaysaa in awoodda kulaylka molecular-ku ay ku xiran tahay oo keliya R (1/2 R heer kasta oo xorriyad ah). Dhab ahaantii, awoodda kulaylka molecular-ka waxaa sidoo kale saameeya heerkulka (T).

Dhowr gabagabo ayaa la soo saari karaa. Marka hore, aragtida equipartition ee tamarta waxaa laga soo qaatay farsamada tirakoobka ee caadiga ah, taas oo ku salaysan shuruucda Newton ee farsamada. Marka labaad, aragtida kinetic ee gaasaska, oo aan u isticmaalno sharraxaadda dhaqdhaqaaqa molecules-ka gaaska, ayaa sidoo kale ku salaysan sharciyada Newton ee farsamada. Maadaama aragtida equipartition ee tamarta iyo aragtida kinetic ee gaasaska la jebiyey, waxaa lagu soo gabagabeyn karaa in sharciyada farsamada ee Newton aysan awoodin inay sharxaan dhaqdhaqaaqa ka dhaca heerka atomka ama molecular. Si kale haddii loo dhigo, farsamada Newtonian, ama farsamada caadiga ah, waxay sharxi karaan oo keliya dhaqdhaqaaqa walxaha miisaannada waaweyn.

Faallo ka tag