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CHAP. 2 – LE POTENTIEL CHIMIQUE DU CORPS PUR
angle) ou une vitesse (linéaire, angulaire)) et dont les niveaux sont effectivement occupés, sa contribution à la capacité thermique à volume constant est R/2.
T
0
7/2R
3/2R
contribution
vibrationnelle
contribution
rotationnelle
contribution
translationnelle
5/2R
C V
Figure 2.2 – Capacité thermique molaire à volume constant d’une molécule diatomique en
fonction de la température
Interprétation des courbes C C C V,m ( ( (T T T ) ) )
L’allure de la courbe C V,m (T ) pour des gaz parfaits en fonction de la température est
donnée figure 2.2. L’allure de la courbe s’interprète par l’intervention successive de
différentes formes d’énergie.
À basse température, seule l’énergie cinétique de translation du centre d’inertie contribue à la capacité thermique molaire et celle-ci vaut
3
2
R. Ceci explique la valeur
constante de la capacité thermique molaire des gaz parfaits monoatomiques.
Pour un gaz diatomique, la capacité thermique molaire croît ensuite avec la température vers la valeur constante
5
2
R à partir d’une température T rot qui dépend de la
structure de la molécule (moment d’inertie pour la rotation autour d’un axe quelconque orthogonal à l’axe de la liaison internucléaire).
Dans le cas des molécules polyatomiques non linéaires, il apparaît deux ou trois
températures caractéristiques liées à l’existence de deux ou trois moments d’inertie différents. Lorsque la température croît à nouveau, il est possible d’observer une
nouvelle augmentation de la capacité thermique molaire à volume constant vers la
valeur asymptotique
7
2
R pour les molécules diatomiques. Il existe dans une molécule
diatomique un mode de vibration correspondant à l’élongation le long de la direction
interatomique. À ce mouvement de vibration correspondent deux formes d’énergie :
l’énergie cinétique et l’énergie potentielle élastique due ici à l’interaction entre les
atomes qui sera modélisée par un ressort de constante de force k.
Ces deux formes d’énergie dépendent de façon quadratique soit de la vitesse (énergie
cinétique), soit de la position (énergie potentielle) et, par application du théorème
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angle) ou une vitesse (linéaire, angulaire)) et dont les niveaux sont effectivement occupés, sa contribution à la capacité thermique à volume constant est R/2.
T
0
7/2R
3/2R
contribution
vibrationnelle
contribution
rotationnelle
contribution
translationnelle
5/2R
C V
Figure 2.2 – Capacité thermique molaire à volume constant d’une molécule diatomique en
fonction de la température
Interprétation des courbes C C C V,m ( ( (T T T ) ) )
L’allure de la courbe C V,m (T ) pour des gaz parfaits en fonction de la température est
donnée figure 2.2. L’allure de la courbe s’interprète par l’intervention successive de
différentes formes d’énergie.
À basse température, seule l’énergie cinétique de translation du centre d’inertie contribue à la capacité thermique molaire et celle-ci vaut
3
2
R. Ceci explique la valeur
constante de la capacité thermique molaire des gaz parfaits monoatomiques.
Pour un gaz diatomique, la capacité thermique molaire croît ensuite avec la température vers la valeur constante
5
2
R à partir d’une température T rot qui dépend de la
structure de la molécule (moment d’inertie pour la rotation autour d’un axe quelconque orthogonal à l’axe de la liaison internucléaire).
Dans le cas des molécules polyatomiques non linéaires, il apparaît deux ou trois
températures caractéristiques liées à l’existence de deux ou trois moments d’inertie différents. Lorsque la température croît à nouveau, il est possible d’observer une
nouvelle augmentation de la capacité thermique molaire à volume constant vers la
valeur asymptotique
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2
R pour les molécules diatomiques. Il existe dans une molécule
diatomique un mode de vibration correspondant à l’élongation le long de la direction
interatomique. À ce mouvement de vibration correspondent deux formes d’énergie :
l’énergie cinétique et l’énergie potentielle élastique due ici à l’interaction entre les
atomes qui sera modélisée par un ressort de constante de force k.
Ces deux formes d’énergie dépendent de façon quadratique soit de la vitesse (énergie
cinétique), soit de la position (énergie potentielle) et, par application du théorème