气体有无比热容?

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有qiti birerong
气体比热容
specific heat of gases
描述气体同外界交换热量时，体系温度变化特性的物理量。计算由 个同类分子组成的理想气体系统的比热容，通常先求出玻耳兹曼统计中分子的配分函数：
[844-01]然后将系统内能[844-02]在体积保持不变的情况下对温度求导得出定容热容：
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有qiti birerong
气体比热容
specific heat of gases
描述气体同外界交换热量时，体系温度变化特性的物理量。计算由 个同类分子组成的理想气体系统的比热容，通常先求出玻耳兹曼统计中分子的配分函数：
[844-01]然后将系统内能[844-02]在体积保持不变的情况下对温度求导得出定容热容：
[844-03]
若将式中换成阿伏伽德罗数,就得出定容摩尔热容，亦称定容摩尔比热容。
对理想气体，根据热力学公式
[844-06]即可求得定压热容。
分子由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,配分函数的分子能级中应包含这些组成因素。原子核由于自旋方位不同的各态之间能量差，在产生原子光谱中是一种超精细结构，且核自旋同电子壳层的相互作用极其微弱，所以其影响在热力学过程中一般可以忽略。电子则由于所处的最低能级同最邻近的次高能级之差远比为大，激发它很困难，当温度改变时，它仍处在基态，对于热容就没有贡献。在不考虑具有核衰变的原子的情况下，配分函数公式中的只有分子作为整体的质心平动、整体的转动和内部原子间的相对振动这三部分的能量。①平动部分。平动能级的相对间距微不足道，分子作热运动时总可看作是连续的，所以平动部分对热容的贡献可用能量均分定理来处理。分子的平动自由度对定容热容的贡献是[844-04] 而定容摩尔比热容是[844-05]（以下均指定容摩尔比热容）， 是摩尔气体常数。②转动部分。组成多原子分子的原子愈重或数量愈多，转动惯量就愈大，转动的量子效应也就愈显现不出来。一般只考虑低温下较轻双原子分子气体转动的量子性；其他多原子分子或重原子的双原子分子一般可作经典处理。③振动部分。绝大多数的多原子分子在常温下振动能级间距比热运动能量大得多，也不容易激发它参与热运动，所以对比热容也没有贡献；只有在高温时才有贡献；温度再高时可作经典处理。事实上，多于两个原子组成的气体分子几乎都不可能达到经典处理时的温度，因为这时多原子分子已经分解了。
经典统计处理 用能量均分定理计算定容摩尔比热容。若分子由个原子组成，就有3个自由度,其中质心平动自由度有3个,[kg2]平动能[845-12]有三个二次方项,对摩尔比热容的贡献为[844-05]。线型分子有两个转动自由度,转动能有两个二次方项，对摩尔比热容的贡献为；非线型分子有三个转动自由度，总可以找到三个主转动惯量轴，使转动能有三个二次方项,所以对摩尔比热容的贡献为[844-05]剩下的3-5或3-6个是振动自由度,总可找到一种简正坐标，使振动能具有3-5或3-6个二次方项，于是分子内部诸原子的相对振动自由度对摩尔比热容的贡献为：线型分子是(3-5)，非线型分子是(3-6)。
量子统计处理 在经典处理不适用时，就要计算配分函数。若平、转、振三部分自由度是互相独立的,则可写为=[845-12]++,从而内能是各部分内能相加,也就可以分别地用定容热容公式求对摩尔比热容的贡献。
① 转动部分。因一般只考虑双原子分子情形。对不同原子的双原子分子有
[845-01]2+1是动量矩不同取向的简并度；[845-10]是分子的转动惯量,[845-02]是折合质量，是两个原子核之间的平衡距离。令
[845-11]称为转动特征温度,可以用它来区别用经典的还是用量子的方法处理转动问题当>>时(在常温范围内已满足这条件),量子效应不起作用,公式的求和可代之以积分，结果得=/和=，这正是能量均分定理所得的结果。当<<时可得
[845-03]随减小而→0由的公式还可看出,转动惯量越大的分子,越小,就不容易显现量子效应图1[/]/" class=image>[和/的关系曲线]/的关系曲线" class=image>中，在[kg2][845-04]时有一个极大值，然后渐近地趋向于经典值。
对于同核双原子分子，例如氢分子，则必须考虑微观粒子的全同性质对转动状态的影响。两个原子核的自旋平行或反平行的状态不同，贡献的摩尔比热容是不同的。但

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肯定有的啦