Как вращательное движение молекул газа проявляется в температуре газа ? Блин, я только что.

Question

только что подумал, что молекулы могут стоять на месте, но за счёт вращения молекул газ может иметь огромную энергию ? И почему я не помню, чтобы при расчётах температуры и тепловой энергии газа учитывали это вращение (в школьном курсе физики) ?

Answer 1

Правильне было-бы сказать атомов. С увеличением температуры любой газ вначале распадётся на атомы. Вот только стоячими они не будут, потому что постараются занять максимальный объём. Т. е. часть энергии превратится в движение. Эти потери никто и не учитывает, потому что в конечном счёте они тоже превращаются в тепло. Вот это обще тепло и применяют в расчётах.

Answer 2

Если в многоатомный газ закачать энергию и после этого дать газу прийти в тепловое равновесие, то энергия распределится между поступательными и вращательными степенями свободы (и колебательными, если температура достаточная) . В равновесном состоянии не будет такой ситуации, что молекулы стоят на месте, но при этом дико вращаются. В тепловом равновесии, в среднем, вращательная энергия будет составлять 2/3 от кинетической - так учит статистическая механика. На каждую степень свободы приходится 1/2 kT энергии. Поступательных степеней свободы 3, так что у них 3/2 kT. Вращательных степеней 2, так что у них 1 kT.
 
Так что ответ на вопрос "как вращательное движение проявляется в температуре газа" такой: вращательное движение увеличивает теплоемкость газа. У одноатомных газов (у которых нет вращения) теплоемкость при постоянном объёме равна 3/2R. У двухатомных 5/2R.
 
В школе об этом не говорят, чтобы людей не путать. Для очистки совести уважающие себя составители задач использую выражение "одноатомный газ" - такой, у которого нет вращательных степеней свободы.

Answer 3

Открываем курс термодинамики и перечитываем главу "теплоёмкость идеального газа".
Там рассматривается одноатомный газ, а дальше двух и трёх атомный. У которых учитываются степени свободы. Вот то самое вращение.

Answer 4

По определению абсолютной температуры энергия вращательного движения в температуре не отражается, во всяком случае в пределах классической термодинамики. Но она, как отметил один из отвечающих, увеличивает теплоёмкость газа.