Вопрос про давление идеального газа и степени свободы

Question

Столкнулся с очень большой для себя неясностью. Офрмула E=3/2kT можно получить из основного уравнения МКТ p=1/3mnu^2, где m-масса молекулы, n - концентрация идеального газа, u^2 квадрат средней скорости поступательного движения молекул. Но, когда мы берём многоатомные газы, то стоит учитывать степени свободы, тогда формула средней кинетической энергии уже не только поступательно, но и вращательного жвижения преобретает вид E=i/2kT, где i - количество степеней свободы. Теперь возвращаемся к основной формуле МКТ. Перед массой стоит коэффициент 1/3. Он таким остаётся всегда? Т. е. если мы возьмём многоатомный газ, то его давление считается по формуле с коэффициентом 1/3? Т. е. получается вращательное движение молекулы не участвует в создании давления и формула не меняет вид? Я понимаю, что в формуле скорость поступательного движения молекулы и вращение там не учитывается, но подскажите, она справедлива для многоатомных газов? Ну тогда как же формула p=2/3nE, она тоже прежня? Но кинетическая энергия то уже другая?

Answer 1

вопрос надо ставить правильно. в кинетической теории газа формулы выведены с учетом только поступательного движения, без учета врашения и колебаний многоатомных молекул.
и надо пользоваться гуглей
ens. tpu. ru/POSOBIE_FIS_KUSN/Молекулярная%20физика. %20Термодинамика/04-3. htm

Answer 2

На каждую степень свободы приходится внутрення энергия 0, 5kT. Поэтому для одноатомных (идеальных) газов, где молекулы имеют 3 степени свободы U = 1, 5kT. Для двухатомных газов, где добавляются ещё две степени для вращательного движения вокруг осей, перпендикулярных оси молекулы, формула будет U = 2, 5kT. Но там ещё не учитываются степени свободы колебательных движений и не учитывается жёсткость молекул. Поэтому в школьном курсе на ЕГЭ, вобще говоря, не имеют права давать задачи на двухатомные молекулы. У многоатомных молекул формула U = 3kT вобще очень приближённая и даёт ответы достаточно далёкие от реальности. Что касается формулы p = 2/3nE, то для многоатомных газов её практически не применяют, но разумется под Е надо понимать полную энергию молекул: как поступательную, так и вращательную. Почитай здесь Ну и в заключение, чтобы ты хотя бы просто почувствовал, насколько всё сложно с многоатомными газами (явно выходит за рамки школьной прогрммы! ) , загляни ещё сюда: