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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:熱力学:気体の比熱の分子運動論的記述について)

熱力学:気体の比熱の分子運動論的記述について

このQ&Aのポイント
  • 気体の比熱は分子の運動エネルギーと関連しており、内部エネルギーの変化を表します。
  • 分子の運動エネルギーは並進、回転、振動の自由度によって変化し、それぞれの自由度に対応する比熱が存在します。
  • 並進運動のみの場合、比熱は一定の値であり、回転や振動の自由度が増えるにつれて比熱は増加します。

質問者が選んだベストアンサー

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  • eatern27
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回答No.2

>「エネルギー等分配則」というのは並進運動と回転運動を含めた等分配ということですね はい。 #1に少しだけ書いたように適用条件はありますが、古典的な系であればほとんどの場合に成り立つと考えて問題ありません。並進・回転に限らず振動でも、任意のポテンシャル中でも。

60masasan
質問者

お礼

 示唆に富んだ回答ありがとうございます。  先日突然回転運動の平均エネルギーも並進運動と同じく1自由度あたりkT/2となる保証など無いのではないかと、長年当たり前のように思っていたことに疑問を感じてご質問した次第です。比熱の分子運動論的表記の成功はことさらめざましく、これまでは、「かくのごとく物質世界は美しい。」あるいは「物質世界が美しいためにはかくあらねばならない。」と多分に感傷的な感慨を持ってきましたが、今後はもう少しクールに扱うよう心がけます。  とはいえ、つけ刃的に色々勉強してみましたが、やはり並進運動と回転運動の1自由度当たりのエネルギーが等しくならなければならないことについては直観的な納得は得にくいのが正直な印象です。引き続き勉強します。

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その他の回答 (1)

  • eatern27
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回答No.1

エネルギーが運動量(角運動量)の2次式である事を使うと、古典統計力学からエネルギー等分配則が導出されます。しかし定性的・直感的な説明をするのは難しいので必要なら統計力学を勉強するのがいいでしょう。 振動の場合には運動エネルギーからの寄与(RT/2)と位置エネルギーからの寄与(RT/2)を合わせて、振動の自由度1つ辺りRTのエネルギーになります。 位置エネルギーについてもRT/2になるのは位置エネルギーが位置の2次式である事が関係しています。

60masasan
質問者

お礼

「エネルギー等分配則」というのは並進運動と回転運動を含めた等分配ということですね?少し勉強してみます。ありがとうございました。

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