Molekülgeschwindigkeit / Freiheitsgrade

Bananensplit · Anmeldungsdatum: 19.02.2006 Beiträge: 57

Hallo

Ich habe hier eine Aufgabe auf einem Übungszettel, wo die Molekülgeschw. von H2 und außerdem O2 berechnet werden sollte (bei 20°C) , folgende Beziehung wurde bei der Lösung verwendet:

1/2 m v^2 = 3/2 kB T

Ich hatte einen ähnlichen Ansatz, allerdings 5/2 kB T da stehen. (Da Sauerstoff und Wasserstoff 5 Freiheitsgrade haben)

Daher meine Frage: Werden bei der Molekülgeschwindigkeit immer nur die Freiheitsgrade der Translation berücksichtigt?

lg

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ja.

Die 3/2 k_B T sind gerade die thermische Energie, die in Translationsenergie steckt. Die thermische Energie in den beiden zusätzlichen Freiheitsgraden der Rotation lässt die Moleküle nur rotieren und ändert nichts an der Geschwindigkeit der Moleküle.
Also ist die Lösung des Übungszettels richtig, wie sie verteilt wurde.

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Du hast recht, sowohl für Wasserstoffmoleküle als auch für Sauerstoffmoleküle sind bei Zimmertemperatur auch die beiden Freiheitsgrade der Rotation angeregt.

Wieviele Freiheitsgrade in einem zweiatomigen Molekül angeregt sind, hängt von der Temperatur ab. Bei sehr hohen Temperaturen kann sogar ein sechster Freiheitsgrad, nämlich der Schwingungsfreiheitsgrad, angeregt sein, falls das Molekül bei diesen hohen Temperaturen nicht schon dissoziiert (wie zum Beispiel Wasserstoff).

Bei sehr niedrigen Temperaturen (für Wasserstoff z.B. einige 10 Kelvin) sind die Rotationsfreiheitsgrade eingefroren, und das Molekül hat nur noch die 3 Translationsfreiheitsgrade.

Bananensplit · Anmeldungsdatum: 19.02.2006 Beiträge: 57

Vielen Dank für deine ausführliche Erklärung!