Pourquoi ne pas prendre en compte la rotation et la vibration des molécules de gaz sur la pression du gaz?

Question

En passant par la dérivation de la façon de calculer la pression d'un gaz idéal, nous ne considérons que la traduction des molécules. Pourquoi ne pas tenir compte du fait que les molécules peuvent tourner et vibrer, ce qui peut modifier la pression du gaz considéré? Voici le lien de la dérivation

Answer 1

«Gaz parfait» est un jargon pour «modèle mathématique impliquant des particules ponctuelles avec masse et collisions», il définit donc votre question comme «non posable», mais c'est une réponse insatisfaisante.

Pour un vrai gaz, vous pouvez inclure d'autres éléments, comme le volume des particules, ou (pour un gaz moléculaire) des rotations et des vibrations. Ceux-ci comptent comme des «degrés de liberté» supplémentaires en mécanique statistique et peuvent être considérés indépendamment des composantes de la vitesse le long des axes x, y et z.

Pour les gaz moléculaires, lorsque vous ajoutez de l'énergie, la température augmente (et avec elle, la vitesse des molécules) et à certaines températures, ces modes de rotation ou de vibration deviennent importants.

Voici un graphique de la chaleur spécifique * (c'est-à-dire du changement de température lorsque vous ajoutez de l'énergie) de l'hydrogène diatomique:

La source

Notez que, à basse température, les modes rotation et vibration ne sont pas importants, et la loi des gaz parfaits fonctionne étonnamment bien (surtout si vous la modifiez un peu pour le volume d'hydrogène). À des températures plus élevées, la loi des gaz parfaits vous égarera. La chose surprenante est à quel point cela fonctionne à basse température.

* Techniquement la chaleur spécifique à volume constant

Answer 2

Pour un gaz parfait, par exemple des masses ponctuelles, la rotation et les vibrations ne peuvent pas stocker d'énergie. Pour les basses températures et les molécules symétriques, cela est également vrai pour les gaz réels en tant que fait d'observation.

Pour certains gaz réels, cependant, la rotation et les vibrations doivent être prises en compte., Voir par exemple

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Heat_capacity_ratio