Soortelijke warmte van gassen

Presentatie over: "Soortelijke warmte van gassen"— Transcript van de presentatie:

1 Soortelijke warmte van gassen

2 Definitie soortelijke warmte
De soortelijke warmte geeft aan hoeveel warmte je aan een systeem moet toevoeren om de temperatuur te verhogen:

3 Eénatomige gassen Kinetische energie per deeltje: Energie per mol:
Soortelijke warmte bij constant volume:

4 Molaire soortelijke warmte
Voor 1 mol geldt dan: Bij constante druk: Er moet ook arbeid verricht worden bij de volumeverandering.

5 Twee-atomige molekulen
Eerste aanzet: Alleen kinetische energie per atoom: per molekuul: Tweede aanzet: Bijdrage van potentiële energie: Totaal: R Experimenten tonen aan dat dit alleen bij hoge temperatuur geldt.

6 ½kT per vrijheidsgraad
Totale energie per molekuul bestaat uit: de kinetische energie van translatie (verplaatsing) van het molekuul als geheel: 3/2 kT de kinetische energie van rotatie (draaiing) van het molekuul als geheel: kT de kinetische energie van vibratie van de atomen in het molekuul: 1/2 kT de potentiële energie verbonden met de vibratie-beweging van de atomen in het molekuul 1/2 kT Samen: 7/2 kT

7 Quantum aspecten Quantummechanica: discrete energieniveau’s
Totale energie van systeem: De bezetting ni van elk niveau i hangt van de temperatuur af via de Boltzmann factor: E0 E1 E2 E3 E4

8 Bij lage temperaturen E4 E3 E2 E1 E0
In deze limiet is de soortelijke warmte heel klein.

9 Twee-atomige molekulen
V=0 V=1 V=2 V=4 V=3 Vibratie J=0 J=1 J=2 J=4 J=3 Rotatie Equidistante niveau’s Niet-equidistante niveau’s

10 Rotatie en vibratie Bij de rotatie energie spelen quantum aspecten geen rol behalve bij de waterstof isotopen. Bij de vibratie energie spelen quantum aspecten een overheersende rol!

11 Bij verschillende temperaturen

12 Bij twee-atomige molekulen als O2 en N2
bij zeer lage temperatuur, Cv=3/2R (alleen translatie) bij kamer-temperatuur, Cv=5/2R (translatie en rotatie) bij hoge temperatuur, Cv=7/2R (alle vrijheidsgraden)