Mengapa kita tidak mempertimbangkan rotasi dan getaran molekul gas pada tekanan gas?

Question

Saat menjalani turunan tentang cara menghitung tekanan gas ideal, kami hanya mempertimbangkan terjemahan molekul. Mengapa kita tidak memperhitungkan bahwa molekul dapat berputar dan bergetar yang dapat mengubah tekanan gas yang sedang dipertimbangkan? Berikut ini tautan derivasi

Answer 1

"Gas ideal" adalah jargon untuk "model matematika yang melibatkan partikel titik dengan massa dan tumbukan", jadi itu semacam mendefinisikan pertanyaan Anda sebagai "tidak dapat ditanyakan," tapi itu jawaban yang tidak memuaskan.

Untuk gas nyata , Anda dapat memasukkan benda lain, seperti volume partikel, atau (untuk gas molekuler) rotasi dan getaran. Itu dihitung sebagai "derajat kebebasan" tambahan dalam mekanika statistik, dan dapat dianggap secara independen dari komponen kecepatan sepanjang sumbu x, y, dan z.

Untuk gas molekuler, saat Anda menambahkan energi, suhu meningkat (dan bersamaan dengan itu, kecepatan molekul), dan pada suhu tertentu, mode rotasi atau getaran tersebut menjadi penting.

Berikut adalah grafik kalor jenis * (yaitu, perubahan suhu saat Anda menambahkan energi) hidrogen diatomik:

Sumber

Perhatikan bahwa, pada suhu rendah, mode rotasi dan getaran tidak penting, dan hukum gas ideal bekerja dengan sangat baik (terutama jika Anda mengubahnya sedikit untuk volume hidrogen). Pada suhu yang lebih tinggi, hukum gas ideal akan menyesatkan Anda. Hal yang mengejutkan adalah seberapa baik kerjanya pada suhu rendah.

* Secara teknis panas jenis pada volume konstan

Answer 2

Untuk gas ideal, misalnya titik seperti massa, rotasi dan getaran tidak dapat menyimpan energi. Untuk suhu rendah dan molekul simetris, hal ini juga berlaku untuk gas nyata sebagai fakta pengamatan.

Untuk beberapa gas nyata, bagaimanapun, rotasi dan getaran harus diperhitungkan, lihat misalnya

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