Teoría cinética de la física

Question

$$E = (3/2) kT$$

Para la energía cinética media de una molécula gas.La constante $k$ no depende del tipo de molécula. ¿Puede este resultado ser cierto tanto para el hidrógeno como para el cloro?

Answer 1

Tanto para el hidrógeno como para el cloro, E = 3/2 kT sólo es cierto a temperaturas muy bajas, ya que son gases diatómicos. En general se obtiene una contribución de 1/2 kT a la energía por cada grado de libertad cuadrático . Para un gas monatómico son 3 grados de libertad traslacionales, por tanto 3*1/2 kT. Para un gas diatómico hay además 2 modos rotacionales y 1 vibracional. El vibracional cuenta dos veces en la aproximación del oscilador armónico, por lo tanto 7/2 kT

En la práctica se observan 5/2 kT a temperatura ambiente para la mayoría de los gases, ya que no hay suficiente energía para excitar los modos vibracionales. Para una descripción detallada de los regímenes se necesita un modelo más complicado.

Véase también: https://en.wikipedia.org/wiki/Equipartition_theorem#Diatomic_gases