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怎么样决定分子的运动形式?

怎么样决定分子的运动形式?

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2018-04-13

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    在一个由大量微观粒子构成的宏观体系中,每个微观粒子都在不停地运动着。例如气体,其中的任意一个分子不仅作为整体能在容器中自由运动,通常称这种运动为外部运动,而且分子的内部也在不停地运动着,这种内部运动包括分子的转动、振动、电子运动和核运动等。
  按照这些运动形式随温度变化的特征,可将它们分为两类:一类是分子的平动、转动和振动,这类运动的能量随温度的升降而增减,称为热运动;另一类是原子内的电子运动和核运动,它们在一般温度范围内的能量不随温度升降而改变,称为非热运动。
    但这样的分类并不是绝对的,有些物质如NO,其电子易受热激发,以致在通常温度下电子运动的能量是随温度升降而增减的。因此NO的电子运动应属于热运动。物质的热力学性质主要取决于分子的热运动。
     单原子分子的热运动只有平动运动,而没有转动和振动运动;固体中的粒子没有平动运动,主要是振动、电子和核运动;而液体与固体相比,又增加了转动运动;气体又比液体增加了平动运动。     严格说,分子的各种运动形式是彼此相关的,特别是转动和振动之间。
  但为了简便起见,我们将这些运动近似看作是相互独立的;于是一个分子的热运动能∈h可表示为 ∈h = ∈t + ∈r + ∈v                    (6-10) 式中∈t、∈r、∈v分别表示分子的平动能、转动能和振动能。
       根据量子力学理论,微观粒子运动的能量都是量子化的,亦即微观粒子的能量只能取某些特定的数值,通常称为能级。任何微观粒子都具有若干个可能的能级,其中最低的能级称为基态,其余的都称为激发态。
  粒子所处的不同的运动状态称为量子态。当有两个以上的量子态具有相同的能量时,相应的能级称为简并能级,它所包括的量子态数称为该能级的简并度,用符号g表示。  粒子只能吸收或释放某种固定数量的能量来改变自己的运动状态,相应地表现为在不连续的量子态或能级间激发或跃迁,而决不能具有能级之间的任意能量。
  能级和简并度均由量子数来表征,它们之间的关系可用量子力学原理导出,在此仅作概要介绍。 。

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