Re: Calori specifici

From: Tetis <"gi..."_at_inwind.it>
Date: Sat, 28 Jun 2008 14:24:08 GMT

Il 27 Giu 2008, 21:15, "Victor Frankenstein" <redlion55uvw_at_jumpy.it> ha
scritto:
>
> "Tetis" <ljetog_at_yahoo.it> ha scritto nel messaggio
>
> > Idrogeno gassoso? (Non � biatomico? )
> > o idrogeno solido? Ma davvero l'idrogeno solido ha
> > calore specifico teorico a volume costante 3/2 R ?
>
> mi sono sbagliato, volevo dire che per l'idrogeno essendo un gas biatomico
> si assume Cv = 5/2R


E quindi la domanda si riformula:

Poi in questo newsgroup mi e' capitato di leggere, se ricordo bene, che il
valore del calore specifico dell'idrogeno per trasformazioni a volume
costante che si assume pari a 5/2R, in realta' se misurato bene si otterebbe
un valore differente a causa di una certa questione che ci sarebbe sotto, mi
spiegate ? Anche qui credevo che il valore venivano fuori dagli esperimenti.


I valori dei calori specifici possono essere misurati direttamente, ma
anche previsti teoricamente. La novit� pi� rilevante che ha introdotto la
teoria quantistica � la possibilit� di "calcolare" la fisica statistica di
un sistema
direttamente dai dati spettroscopici, perch� si � capito che conoscendo la
posizione dei livelli quantici, e la loro degenerazione, la meccanica
statistica
ha una formulazione conclusa. Per lungo tempo i fisici sperimentali hanno
acquisito spettri atomici e calori specifici e sempre sono riusciti, quando
hanno tentato la via, a prevedere le curve dei calori specifici dai dati
spettroscopici
roto-vibrazionali. A questa lunga tradizione di successo si sono opposti tre
casi:

La curva dei calori specifici per l'idrogeno, la curva dei calori specifici
dell'ossigeno
e la curva dei calori specifici per il monossido di azoto. Per il secondo ed
il terzo
si � capito che l'errore era dovuto al non avere incluso una riga di
transizione
elettronica: perch� ossigeno e monossido di azoto hanno due livelli
elettronici
insolitamente vicini rispetto alla scala tipica delle differenze di energia
fra livelli
quantistici. Per l'idrogeno e per altre deviazioni meno significativa che si
osservano
anche in altri sistemi biatomici la spiegazione � pi� sofisticata: quello
che si
verifica � che la molecola di idrogeno ha due stati nucleari a spin
differente
uno si chiama paraidrogeno spin 1 molteplicit� 3, l'altro si chiama
ortoidrogeno
spin zero molteplicit� 1. Ciascuno di
questi stati ha, oltrech� una differente degenerazione, una energia
elettronica
significativamente differente a temperatura ambiente la separazione di
energia
fra i livelli � relativamente piccola rispetto all'energia termica media per
molecola,
ma a temperature pi� basse si dovrebbe osservare gradualmente uno
spopolamento
dei livelli para, a favore dei livelli orto, questo si dovrebbe osservare
gi� nel range in
cui il calore specifico totale � dell'ordine di 5/2 kT, a causa di ci� il
calore specifico
dovrebbe aumentare leggermente al diminuire della temperatura, rispetto al
valore di riferimento vibro-rotazionale (che cala gradualmente da 5/2 kT a
temperatura ambiente 3/2 kT a bassissime temperature) quello che invece
si osserva � che diminuisce progressivamente come se i gradi di libert� di
spin non ci fossero. La spiegazione � nel fatto che nonostante orto-idrogeno
e
para idrogeno siano ad energie differenti, la transizione dal secondo al
primo
non � stimolata dall'interazione elettromagnetici fra gli stati elettroni,
ma
dall'interazione elettromagnetica fra i nuclei che � molto pi� debole e di
conseguenza il rate di conversione � pi� lento rispetto ai
tempi di raffreddamento della miscela. Per l'ossigeno 17 (biatomico)
per l'azoto 13 (biatomico), e per altre molecole biatomiche di uguale spin,
esistono effetti analoghi, ma per molecole come l'ossigeno 16 biatomico,
che ha spin zero, non c'� che uno stato nucleare e per�, ma occorre
tener presente che ci sono due livelli elettronici vicini a parit�
differente.
In questo caso la sorpresa era di segno contrario a quello che ci si
aspetta per l'idrogeno e cio� il fatto che il calore specifico risultava
crescere
leggermente al diminuire della temperatura (due stati elettronici vicini).

Per il monossido di azoto ugualmente non ci si aspettano stati nucleari
con simmetria di scambio definita e quindi gli stati elettronici non devono
soggiacere a vincoli di simmetria di scambio con la simmetria di scambio per
i nuclei, ma c'� ugualmente una anomalia nel calore specifico analoga a
quella osservata per l'ossigeno biatomico e con la stessa causa.
Man mano che il numero atomico cresce diventano pi�
difficili gli stati gassosi biatomici a temperatura ambiente ed i gas
diventano pi� pericolosi se nel gruppo dell'ossigeno per l'affinit�
chimica. Si dice che si tratta di elementi non atmofili. Ad esempio
lo zolfo 32 ha spin zero ma � un gas pesante difficile da trovare
allo stato gassoso libero, proprio in virt� dell'abbondanza relativa
dell'ossigeno che lo lega a se e ad altri minerali evitandoci gli
effetti venefici.


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Inviato via http://arianna.libero.it/usenet/
Received on Sat Jun 28 2008 - 16:24:08 CEST

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