Nemesgázok belső energiája

Az ideális gázmodellt legjobban a nemesgázok viselkedése közelíti meg. A nemesgázok esetén végezzük el az állandó térfogat melletti fajhő és mólhő értékek összehasonlítását. Ez a kinetikus gázelmélet jelentős sikereként fogható fel, hiszen a mólhő értékek nagy pontossággal megközelítik az elméletileg megjósolt 12,5 J/mol.K értéket! Kimondhatjuk tehát, hogy a nemesgázok atomjai kölcsönhatás nélküli pontszerű részecskeként viselkednek, melyek teljes energiájukat az atomok haladási mozgási energiájaként hordozzák. Ezt az energiát szokás belső energiának nevezni.

Nemesgázok mólhő és fajhő értékei

Fajhő-mólhő összefüggése

A táblázatokban (például a "Függvénytáblázat"-ban) nem az állandó térfogat melletti mólhő ( CV), hanem az állandó térfogat melletti fajhő ( cV) szerepel. A fajhő → mólhő átszámítás miatt a fajhőt érdemes (illetve az ezzel megegyező Jg⋅K) egységben megadni, ami azt jelenti, hogy számértéke meghatározza, hány joule hő kell 1 gramm anyag 1 fokkal történő felmelegítéséhez. Ha ezt az értéket megszorozzuk az M moláris tömeggel (a szokásos módon grammban), akkor azt a hőt kapjuk meg, ami egy mól mennyiség egy fokkal történő felmelegítéséhez szükséges, vagyis éppen a mólhőt kapjuk:

Többatomos gázok mólhője

Meglepő (és az egyatomos gázok sikerén felbuzdulva talán elkeserítő) eredményre jutunk, ha megvizsgáljuk a kétatomos és a többatomos molekulájú gázok mólhő értékeit. A kétatomos gázok mólhői megközelítőleg azonos nagyságúak, hozzávetőlegesen 20,8 értékűek, a többatomos gázok mólhői még ennél is nagyobbak, és nem mutatnak semmilyen felismerhető szabályszerűséget.

Mi a magyarázata a két- és többatomos gázok eltérő viselkedésének? Állapotjelzőik jó közelítéssel megfelelnek az ideális gáz állapotegyenletének ( pV=nRT=NkT), azonban a mólhő szempontjából, vagyis az energiatárolás tekintetében nagymértékben eltérnek az egyatomos gázoktól. Az eltérő viselkedésre az ekvipartíció tétele segítségével adhatjuk meg a magyarázatot.

Mólhő és fajhő értékek