Perché non prendiamo in considerazione la rotazione e la vibrazione delle molecole di gas sulla pressione del gas?

Question

Durante la derivazione di come calcolare la pressione di un gas ideale consideriamo solo la traduzione delle molecole. Perché non teniamo conto che le molecole possono ruotare e vibrare, il che può cambiare la pressione del gas in esame? Ecco il link della derivazione

Answer 1

"Gas ideale" è gergo per "modello matematico che coinvolge particelle puntiformi con massa e collisioni", quindi in un certo senso definisce la tua domanda come "non chiedibile", ma questa è una risposta insoddisfacente.

Per un gas reale , puoi includere altre cose, come il volume delle particelle o (per un gas molecolare) rotazioni e vibrazioni. Questi contano come "gradi di libertà" aggiuntivi nella meccanica statistica e possono essere considerati indipendentemente dalle componenti della velocità lungo gli assi x, yez.

Per i gas molecolari, quando si aggiunge energia, la temperatura aumenta (e insieme ad essa, la velocità delle molecole) e, a determinate temperature, quei modi rotazionali o vibrazionali diventano importanti.

Di seguito è riportato un grafico del calore specifico * (ovvero, la variazione di temperatura quando si aggiunge energia) dell'idrogeno biatomico:

fonte

Si noti che, a basse temperature, i modi di rotazione e vibrazione non sono importanti e la legge del gas ideale funziona sorprendentemente bene (soprattutto se la si modifica un po 'per il volume dell'idrogeno). A temperature più elevate, la legge sui gas ideali ti porterà fuori strada. La cosa sorprendente è come funziona bene a basse temperature.

* Tecnicamente il calore specifico a volume costante

Answer 2

Per un gas ideale, ad esempio punti come masse, rotazione e vibrazione non possono immagazzinare energia. Per le basse temperature e le molecole simmetriche questo vale anche per i gas reali come fatto osservativo.

Per alcuni gas reali, tuttavia, la rotazione e la vibrazione devono essere prese in considerazione., Vedere ad es

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