書記が物理やるだけ#298 気体分子の運動
今回から統計力学に触れていく，まずは熱力学の復習として気体分子の運動について幾つか確認する。
問題
気体分子運動論の例として1分子系と2分子系を考える。
説明
気体分子運動論の基礎は状態方程式である：
熱力学の基本式は以後断りなく使っていく：
解答
全気体分子の運動エネルギーの総和に関する公式を示す。圧力の元は気体分子の壁への衝突であることから力積を考える。
1個当たりの平均運動エネルギーはボルツマン定数を用いて以下のように示される，この式は今後何回も登場するので覚えておく。
2分子についてはバネの振動で考えていく。まず重心の平均運動エネルギーについて，1分子で示したものと同様の結果が得られる。
本モデルにおいては平均運動エネルギーと平均一エネルギーは等しい。
これより平均振動運動エネルギーが示される。
全エネルギーは1方向並進運動エネルギーと2方向回転運動エネルギーの和で表される。ここで振動エネルギーは量子論的効果により凍結されるため全エネルギーに清ない点に注意。
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