気体の熱力学関数

理想気体の熱力学関数
理想気体の分配関数は下記のとおりである。
（１）並進
eV 2πmkT 3/ 2
(
)
N
h2
（２）振動
1
∑ 1−exp (−Θv /T )
hc
ω
k
Θv=
（３）回転
（３－１）水素、重水素
∑ (2j+1)exp(− j ( j+1)Θr /T )
Θr=
h2
8π 2 kI m
（３－２）直線型分子
8π 2 I m kT
σh3
（３－３）非直線型分子
√ π (8π 2 kT )3/ 2 I 1/m 2
σh3
また、各種熱力学関数は下記のとおりである。
（１）Helmholtz の自由エネルギー（F)
F = -NkT ln(P.F.)
（２）内部エネルギー（E)
E = nkT2 d(ln(P.F.))/dT
（３）エントロピー（S)
S = dF/dT
（４）熱容量（Cv）
Cv = dE/dT
以上の式より各種分子の熱力学関数を計算した。
e：　自然対数の底
m：　分子の質量
j：　回転の量子数
Im：　分子の慣性能率
ω：　分子の固有振動数
σ：　分子の対称数　[１：非対称　２：対称]
T：　絶対温度
V：　体積
N：　分子数
k：　Boltzmann 定数
h：　Planck 定数
c：　光速度
[参考文献]
ラシブルック　「統計力学」　白水社　１９５５

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