Wat is de correlatie tussen de kinetische energie van een molecuul en zijn vibraties ?

Ekin.= 1/2MV^2

Ekin.= 3x1/2KbT

Uit de tweede vergelijking blijkt dat de kinetische energie en dus ook de snelheid alleen afhankelijk is van de temperatuur.
maar wat wil deze snelheid zeggen? de tweede vergelijking lijkt niks te zeggen over de vibraties, alleen over de 3 vrijheidsgraden van beweging in de ruimte in z'n totaal. Kan een deeltje dus een hele lage snelheid hebben met vibraties met hoge frequenties, en andersom, hele hoge snelheden met nauwelijks vibraties?
Mijn vraag komt er dus op neer of er een correlatie is tussen kinetische energie en vibratie-energie.

Weet jij het antwoord?

/2500

Vibraties vereisen een "terugdrijvende" kracht. Een molecuul in de ruimte ondervindt dat niet. Dus heeft die alleen pure snelheid. Vibratie kan alleen ontstaan bij een binding tussen atomen of moleculen.

De formule Ekin.= 3/2xkT heeft betrekking op een ideaal gas. De term "ideaal gas" betekent dat het gas beschouwd wordt als bestaande uit puntdeeltjes die volkomen elastisch botsen. Dat is vaak een goede benadering maar in werkelijkheid zijn de deeltjes geen puntdeeltjes maar hebben ze een inwendige structuur. Daardoor zullen botsingen niet geheel elastisch zijn maar wordt er kinetische energie omgezet in vibratie-energie. De factor 3 in 3/2xkT hangt samen met de drie vrijheidsgraden oftewel de ruimtelijke dimensies. Met vibraties erbij zijn er meer vrijheidsgraden en zal die factor hoger worden en de formule ingewikkelder. Een exacte formule hiervoor is gevonden door Van der Waals, die hiervoor de Nobelprijs ontving. Je begrijpt nu al dat dit niet simpel uit te leggen is. Wel kan ik globaal inschatten dat een ongelijke verdeling van de energie (veel trilling en weinig snelheid, of omgekeerd) door inelastische botsingen snel zal overgaan in een meer gelijkmatige verdeling van de energie.

Bronnen:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Ideaal_gas
https://nl.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Boltz...
https://nl.wikipedia.org/wiki/Vergelijking...

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100