Varmekapasitet Components

Heat kapasitet i forhold til flere konsepter. Termisk energi og entropi endring tillate for direkte beregning av varmekapasitet. Grader av frihet spesifisere antall måter et molekyl (eller atom) beveger seg i form av kinetisk energi samt vibrasjon og rotasjon (VIB / råte) moduser. For første tilnærmelser, er substans varmekapasitet en konstant. Ved nærmere ettersyn, avhenger varmekapasitet på å starte temperatur.

Termisk energi

Varmekapasitet (H) er forholdet mellom forandring i termisk energi (dQ) av temperaturendring (dT). Så H = dQ / dt. Joules (J) kvantifisere termisk energi. Kinetic, vibrasjon, og rotasjonsbevegelse alle lagre termisk energi. Gjennomsnittlig kinetisk energi definerer generelle temperaturen. Rotasjon refererer til atomer roterende rundt kjemiske bindinger som kuler rundt en akse. Vibrasjons refererer til atom bevegelse som jevnlig endrer forankringslengde og vinkel som med en fleksibel våren.

Entropy

Varmekapasitet kan uttrykkes i form av entropi endring (dS) dividert med temperaturendringer. En temperatur multiplikator er tilstede siden DQ = T dS. Den komplette varmekapasitet (H) formel er H = T (dS / dT). Entropi er et mål på lidelse. Enheter av energi / temperatur (joule / Kelvin) kvantifisere entropi. Svært organiserte systemer som en vase har bare ett (eller relativt få) partikkel ordninger som opprettholder en ubrutt vase. Når som vase er knust, mange uordnede konfigurasjoner er mulig. Knuste vaser har større entropi, og er derfor mer sannsynlig.

Degrees of Freedom - Kinetic

Frihetsgrader (DOF) indikerer minimum antall variabler som fullstendig beskriver partikkelbevegelse. Beveger seg i en linje som gir en frihetsgrad til å endre stilling langs en linje, og en annen for å endre fart. Momentum inkorporerer hvor fort partikkelen beveger seg og hvor tungt det er. For partikkel lineær bevegelse, totale grader av frihet er DOF = 1 + 1 = 2. I et fly, DOF = 2 + 2 = 4 (2 posisjon + 2 momentum verdier). Tilsvarende 3D bevegelse gir DOF = 3 + 3 = 6.

Degrees of Freedom - vib / råte

Rotasjon og vibrasjonsmodi bidra til frihetsgrader. Anta at et molekyl er på plass med en vibrasjonsmodus. Et annet molekyl identisk er heller ikke beveger seg, men har forskjellige vibrasjon / orientering. Disse partikler kan skjelnes; de kan ha ulike grader av frihet. For flere atomanlegg, antall vibrasjon og rotasjon stater øker. For lineære molekyler med N-atomer, er det 3N-5 mulige vibrasjonsmodi. Hvis et N-atom molekyl er ikke-lineær, eksistere 3N-6 vibrasjonsmodi. Ett-atom systemer som heliumgass har vibrasjonsmodi.

temperatur Avhengighet

Varmekapasitet er avhengig av temperaturen. Ved høyere energier, kan molekyler overgang gjennom flere vibrasjon / orientering. Høy kinetisk energi overvinner lettere ikke-skiftende tiltrekningskrefter mellom molekylene. Hvis inter attraksjon er ikke så relevant, vil mindre energi absorberes før molekylenes hastighet øker. Dette er en temperaturøkning. Samspillet mellom vibrasjon / orientering og effekten av intermolekylære krefter bestemme samlede varmekapasitet.