Вопрос о формуле Менделеева-Клапейрона

Здравствуйте, не могли бы вы сказать, где мои рассуждения неверны?
Возьмем моль идеального газа

PV = \frac{2 \langle E \rangle}{3} = \frac{2N_A \langle e \rangle}{3} = \frac{f N_A k_B T}{3} = \frac{fRT}{3}

следует, что формула Менделеева-Клайперона является частным случаем для одноатомного газа(f=3).

1 лайк

Только вот она работает для всех идеальных газов.
Возможно в рассуждениях надо пояснить, что такое \langle E \rangle и тогда всё сойдется?

1 лайк

⟨E⟩ - это среднее значение суммы кинстических энергий поступательного движения всех молекул газа.

А что такое f?

f - это степень свободы, которая показывает минимальное количество переменных, необходимых для полного описания состояния атома.

Хмм, помоему тут прикол в том, что энергия должна быть чисто поступательной, без вращательной и колебательной составляющих тк они не вносят вклад в давление

4 лайка

Спустя столько времени я нашёл ответ. Ваша догадка была близка, но, к сожалению, полная причина заключается в том, что мы пытаемся описать молекулярный мир с помощью обычной механики.

В идеальном газе мы всегда считаем что вращательная берет свою долю энергий kT/2 из equiartition theorem, при этом считая что менд.-клап. работает. Вроде Рома не ошибся

1 лайк

Ну и вопрос заключался в том, почему мы считаем, что уравнение Менделеева-Клапейрона применимо ко всем газам. Ведь рассуждения выше показали, что оно должно зависеть от количества степеней свободы. Причина этого оказалась в недостатках стандартной теории. Или что-то я не понял.

нет, менд-клап работает только для идеальных. Есть ещё теория реальных газов например Ван-дер-Ваальса и то она тоже не является самым точным описанием. Стоит почалить, это есть почти во всех книжках по термодинамике. (Агрессивно советую thermal physics от Blundell*), ну если не агрессивно то хотя-бы дико

Не зависит, т.к. там только часть энергии, связанная с поступательными степенями свободы. Вращательные сокращаются при расчете давления.

1 лайк

Ох, простите, ошибка в моей формулировке. Под ‘ко всем газам’ я имел в виду, что не имеет значения, сколькоатомным является газ.

Если не сложно, не могли бы вы сказать, при каких расчетах вращательные составляющие сокращаются, или где я могу узнать об этом подробнее?

Статистическая термодинамика любой вузовский учебник.
Там выводится уравнение состояния и для квазиклассического газа, и для квантовых идеальных газов.

1 лайк

Наверно учить по книгам стат термы сразу сложно, можешь просто почитать савельева. Но если в кратце давление создается за счет количества столкновений молекул в единицу времени, поэтому на давление влияет только скорость.

1 лайк

Во-первых, правильное уравнение такое

PV = \frac{2}{3} \overline E_{пост}

\overline E_{пост} есть среднее значение суммы кинетической энергии поступательного движения.

Во-вторых, вы, как я понял, взяли это уравнение из Сивухина. Перечитайте \S 59 второго тома, и вам должно стать понятнее.

1 лайк

Я читал Сивухина, но после раздела о флуктуациях понимание происходящего стало плачевным, и я так и не смог осилить остальные четыре параграфа.Попробую так, спасибо за совет!

2 лайка

Огромное спасибо!

1 лайк