Los dos átomos de hidrógeno tienen 6 grados de libertad en total. De ellos, contribuir a la traducción, contribuir a la rotación y contribuyen a la vibración.
Sé que el movimiento de las vibraciones se congela a baja temperatura debido a los efectos de la mecánica cuántica.
Sin embargo, entonces el a alta temperatura debe ser , mientras que experimentalmente es (fuente: Principios de física de Walker, Resnick y Halliday)
Editar: las respuestas revelan que la parte faltante del calor específico se debe a la energía potencial de vibración. Así que estoy extendiendo la pregunta para aclarar. tiene un total de 9 grados de libertad, de los cuales 3 son de traslación, 2 son de rotación, 4 son de vibración. Entonces, a alta temperatura, la de ser ? Los dos 4 se deben a la energía cinética y potencial del movimiento vibratorio.
citando de wikipedia sobre la capacidad calorífica :
Cada grado de libertad de rotación y traslación contribuirá con R/2 en la capacidad calorífica molar total del gas. Sin embargo, cada modo de vibración contribuirá con R a la capacidad calorífica molar total. Esto se debe a que para cada modo de vibración existe un componente de energía potencial y cinética. Tanto el componente potencial como el cinético contribuirán R/2 a la capacidad calorífica molar total del gas.
Para gas más general, wikipedia [ gas general ] también le da un ejemplo de cómo calcular el número de grados de libertad y cómo aplicar correctamente el teorema de equirepartion:
Por ejemplo, el óxido nitroso triatómico N2O tendrá solo 2 grados de libertad de rotación (ya que es una molécula lineal) y contiene n=3 átomos: por lo tanto, el número de posibles grados de libertad de vibración será v = (3⋅3) − 3 − 2 = 4. Hay cuatro formas o "modos" en los que los tres átomos pueden vibrar, correspondientes a 1) Un modo en el que un átomo en cada extremo de la molécula se aleja o se acerca al átomo central al mismo tiempo. tiempo, 2) un modo en el que cualquiera de los átomos de los extremos se mueve de forma asincrónica con respecto a los otros dos, y 3) y 4) dos modos en los que la molécula se dobla fuera de línea, desde el centro, en las dos posibles direcciones planas que son ortogonales a su eje. Cada grado de libertad vibracional confiere DOS grados de libertad totales, ya que el modo de energía vibracional se divide en 1 modo cinético y 1 modo potencial. Esto le daría al óxido nitroso 3 modos de traslación, 2 de rotación y 4 de vibración (pero estos últimos dan 8 grados de libertad de vibración), para almacenar energía. Esto es un total de f = 3 + 2 + 8 = 13 grados de libertad totales de almacenamiento de energía, para N2O.
Para una molécula doblada como el agua H2O, un cálculo similar da 9 − 3 − 3 = 3 modos de vibración y 3 (traslacional) + 3 (rotacional) + 6 (vibracional) = 12 grados de libertad.
La energía potencial elástica del enlace es otro grado de libertad que contribuye a la capacidad calorífica.
Jitendra
velax