Газдардың классикалық молекулярлы-кинетикалық теориясы идеал газды арасында өзара әрекеттесу күші болмайтын, абсолюттік қатаң молекулалар жиынтығы ретінде және әрбір молекула тек ілгерілемелі және айналмалы қозғалыс энергиясына ие болатынын қарастырады, ал молекулалардың өзі материалдық нүкте деп қарастырылады.
Мұндай молекуланың ілгерілемелі қозғалысын үш координаталық өстер бағыты бойынша орналастыруға болады, осыған сәйкес молекула ілгерілемелі қозғалыс еркіндігінің үш дәрежесіне ие деп айтуға болады. Еркіндіктің айналмалы дәрежелерінің саны газдың атомдығына тәуелді. Кинетикалық теорияға сәйкес, газдардың ішкі энергиясы молекулалардың ілгерілемелі және айналмалы қозғалысының еркіндік дәрежелері бойынша бірқалыпты таралады.
Біратомды газда ілгерілемелі қозғалыс еркіндігінің үш дәрежесі ғана бар (i 3) . Екіатомды газдың молекуласы ілгерілемелі қозғалыстан өзге, екі атомды қосатын сызықтағы салмақтың жалпы орталығы айналасында айналмалы қозғалыста да болады. Екіатомды газдың мұндай молекуласында еркіндіктің бес
дәрежесі болады (i 5) , олардың ішінде еркіндіктің үш дәрежесі ілгерілемелі
қозғалыстікі, қалған екеуі айналмалы қозғалыстікі.
Үш- және көпатомды газдардың молекуласында ілгерілемелі қозғалыс еркіндігінің үш дәрежесі және айналмалы қозғалыс еркіндігінің үш дәрежелері бар, барлығы i 6 .
Еркіндіктің бір дәрежесіне келетін ішкі энергия үлесін есептеу үшін біратомды идеал газды қарастырайық, бұл газда ілгерілемелі қозғалыс еркіндігінің үш дәрежесі бар.
Идеал газдан қабырғаға түсетін қысым атомдардың ілгерілемелі қозғалысының 2/3 орташа кинетикалық энергиясына тең болатыны кинетикалық теориядан белгілі, яғни:
p (2 / 3) nmw 2 / 2
мұндағы р – газ қысымы, н/м 2;
n – 1 м 3 – тегі атомдар саны;
m – бір атомның массасы;
(132)
жылдамдығы:
w – теңдеумен анықталатын атомдардың орташа квадраттық
w 2 (w2 1 w22 w23 ... w2 n ) / n ;
w1 , w2, w3 ...wn – жеке атомдардың жылдамдықтары.
Теңдеудің (132) екі жағын да киломоль көлеміне V
көбейтіп, 1 кмоль
үшін теңдеу алуға болады:
pV (2 / 3)nV mw 2 / 2 .
Бұл теңдеудегі
nV
N шамасы газдың 1 кмольіндегі атомдар саны
(Авогадро саны):
pV
(2 / 3)Nmw 2 / 2 . Шама
mw 2 / 2
газдың бір атомының
энергиясына тең, біратомды газдың 1 кмольінің ішкі энергиясы болады. Онда:
u Nmw 2 / 2
тең
|
