Top.Mail.Ru
Ответы

Формула средней кинетической энергии газов

Есть формула Ек0=3/2kT, а есть Eк0=i/2kT . Подскажите, пожалуйста, откуда берётся эта разница? При выводе основного уравнения МКТ получается только первая, а можно ли при выводе получить вторую? Спасибо

По дате
По рейтингу
Аватар пользователя
Новичок
5лет

По предположению Больцмана, на каждую степень свободы приходится энергия kT/2. То есть надо просто умножить 0.5kT на число степеней свободы. Уравнение МКТ - это соотношение для давления. В давлении, согласно МКТ, участвует пространственное движение молекул. То есть только движение в трехмерном пространстве. А это три степени свободы. Поэтому при выводе уравнения МКТ берется E = (3/2)kT. А если мы хотим посчитать полную кинетическую энергию газа, то нужно учесть все степени свободы, которые в нее дают вклад. В обычном состоянии газа это три поступательные степени свободы, и сколько-то вращательных (зависит от молекулы). При больших энергиях участвую еще и колебательные степень свободы (каждая колебательная учитывается дважды, т. к. предполагает кинетическую и потенциальную составляющую).
Изначально предположение, что на каждую степень свободы приходится по kT/2 энергии, было основано просто на догадке. А его строгий вывод находится за пределами школьного курса, т. к. требует знания некоторых разделов математики и физики за пределами школьного курса. Если вы хотите все-таки вывод (да и просто более подробное объяснение), попробуйте почитать соответствующие главы в учебниках по общей физике для первого курса. Обычно это учебник Савельева, но можете взять Иродова или Сивухина. Последнего, кстати, больше всех нахваливают, но я учился преимущественно по Савельеву. Там эти разделы расписаны вполне неплохо.
Удачи)

Аватар пользователя
Гений
5лет

Гнать изволите! При выводе основного уравнения МКТ получается только вторая формула, а первая - всего лишь ее частный случай при i = 3.

Берется из теоремы о равнораспределении (энергии по степеням свободы). Насколько я помню, в школе она не доказывается.

https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Теорема_о_равнораспределении&stable=1#Общая_формулировка_теоремы_о_равнораспределении