Preveden delovni zvezek (pdf format)

Raziskava 20.4: Ekviparcialni teorem
Kinetino energijo ima delec lahko zaradi gibanja v x, y in z smereh, prav tako pa tudi zaradi
rotacij. Ekviparcijalni teorem za energijo pravi, da je kinetina energija za atom ali delec v
povpreju enakomerno porazdeljena med razline razpoložljive naine gibanja (razline
prostostne stopnje). V monoatomarnem plinu ima posamezen atom tri prostostne stopnje, ker se
lahko giblje v smereh x, y in z. Povprena energija delca je enaka (f/2)k B T, kjer je f število
prostostnih stopenj, k B Boltzmannova konstanta in T temperatura. Ponovni zagon.
a. Zakaj imajo v tej animaciji monoatomarnega plina v škatli delci samo 2 prostostni
stopnji Tabela prikazuje skupno kinetino energijo vseh delcev v škatli, prav tako pa
tudi povprene kinetine energije delcev v škatli (animacija poteka po 10 s korakih, tako
da je potrebno poakati 10 s, preden dobimo povpreja).
b. Zabeleži skupno energijo.
c. Kolikšna je energija na delec
d. e podamo energijo v joulih/k B , kolikšna je temperatura v škatli
Poskusi animacijo diatomarnega plina z 20-imi delci. Opaziš lahko, da graf prikazuje skupno
kinetino energijo diatomarnih delcev, kinetine energije pri translaciji (gibanje v x in y smereh)
in rotaciji.
e. Zakaj je v povpreju translacijska kinetina energija približno dvakrat veja od rotacijske
kinetine energije (Animacija poteka po 10 s korakih, zato je potrebno poakati vsaj 10
s, da bi dobili povprene vrednosti za kinetino energijo.)
f. Kolikšna je energija na delec, e jo izraunamo iz skupne energije
g. e energijo izrazimo v joulih/k B , kolikšna je temperatura v škatli (Spomni se, da je
/delec = (f/2)k B T in v tem primeru je f = 3. Zakaj)
171