Многоатомные газы (i = 6):
CV = 4 R = 33,24 Дж/(моль • К);
СР = 3R = 24,93 Дж/(моль • К);
γ = 4/3 = 1,33.
Экспериментальные данные для различных газов неплохо совпадают с теоретическими расчетами, однако только в определенном диапазоне температур.
То, что CV = (3/2) R ,
хорошо подтверждается на опыте
с Ne, He, Ar, Kr, парами одноатомных металлов (рис. 3.4.3).
При температурах ниже 100 К (рис. 3.4.3) теплоемкость CV ≈ 3R/2, что указывает на отсутствие у молекул как вращательных, так и колебательных степеней свободы.
Далее, с ростом температуры теплоемкость быстро возрастает (явление «размораживания» степеней свободы молекулы) до классического значения CV = iR/2 = 5R/ 2, характерного для двухатомной молекулы с жесткой связью, в которой нет колебательных степеней свободы.
При температурах свыше 2000 К теплоемкость обнаруживает новый скачок до значения 7R/2. Этот результат свидетельствует о появлении еще и колебательных степеней свободы.
Все это объясняется специфическими квантовыми эффектами, необъяснимыми с позиции классической физики.
Рис. 3.4.3. Экспериментальная зависимость молярной теплоемкости газов от температуры
|