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frage1
Anmeldungsdatum: 20.02.2021
Beiträge: 569
Wohnort: bayern
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 frage1 Verfasst am: 17. Nov 2021 00:10 Titel: Mittlere kinetische Energie |
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Hallo alle miteinander!
Es geht hier um die Freiheitsgrade des Ethenmoleküls und um die kinetische Energie.
Ich kann nicht nachvollziehen, warum wir in die Formel nur die Translationsfreiheitsgrade einsetzen. Es gibt ja noch die Rotationsfreiheitsgrade und die Schwingungsfreiheitsgrade. Warum setzen wir die restlichen FG nicht ein? Also warum gilt für die kinetische Energie nur die Translationfreiheitsgrade? Warum wird die Rotationsfreiheitsgrade nicht eingesetzt?
Es geht hier um die folgende Aufgabe
a) Wie groß ist die mittlere kinetische Energie eines C2H4 Moleküls bei 500K?
b) Wieviel Translations, Rotations und Schwingungsfreiheitsgrade hat C2H4?
Lösungsweg lautet:
Mittlere Ekin= 3/2 RT=6,2 kJ/mol |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 17. Nov 2021 01:30 Titel: |
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Ich zitiere hier einfach mal Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Freiheitsgrad#Freiheitsgrade_der_Molek%C3%BCle
"Ein zweiatomiges Molekül wie molekularer Wasserstoff hat – neben den elektronischen Anregungen – sechs Freiheitsgrade: drei der Translation, zwei der Rotation, und einen Schwingungsfreiheitsgrad. Rotation und Schwingung sind quantisiert und bei geringer Gesamtenergie eines Moleküls können energetisch höher liegende Rotations- und Schwingungsfreiheitsgrade nicht angeregt werden; man sagt, sie seien „eingefroren“. Rotation wird bereits ab mittleren, Schwingung erst bei höheren Temperaturen angeregt. So verhalten sich die meisten zweiatomigen Gase wie z. B. Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff unter Normalbedingungen effektiv so, als hätten die Einzelmoleküle nur fünf Freiheitsgrade, was sich am Adiabatenexponenten ablesen lässt. Bei hohen Temperaturen sind dem System alle Freiheitsgrade zugänglich."
Viele Grüße,
Nils
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Ihr da Ohm macht doch Watt ihr Volt! |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 08:57 Titel: |
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Das beantwortet aber die Frage nicht. Die Rotationsfreiheitsgrade sind schon bei Raumtemperatur angeregt und hier geht es um 500 K. Ich vermute, dass mit "kinetischer Energie" einfach nur die kinetische Energie der Translation gemeint ist. Die Rotationsenergie wird da gern ignoriert (und Schwingungen erst recht). |
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Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 14:40 Titel: |
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| Nobby1 hat Folgendes geschrieben: | | Durch die Doppelbindung im H2C=CH2 ist die Rotation zwischen den beiden Kohklenstoffen gehindert. |
Das heißt erst einmal nur, dass anstelle der Rotation eine Torsionsschwingung möglich ist. Wann die angeregt wird, weiß ich allerdings auch nicht. Wenn in der Literatur von 12 Freiheitsgraden die Rede ist, dann könnte sie allerdings dabei sein. Da Translation und Rotation zusammen 6 Freiheitsgrade ausmachen und die Streckschwingungen bei noch höheren Energien liegen, müssen Deformationsschwingungen im Spiel sein. |
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frage1
Anmeldungsdatum: 20.02.2021
Beiträge: 569
Wohnort: bayern
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| frage1 Verfasst am: 17. Nov 2021 14:40 Titel: |
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Erstmal danke an alle!
Aber wieso wird hier die Rotationsenergie ignoriert?
Also wir haben insgesamt 6 Atome, also 3 N= 3x6=12FG
Bei C2H4 handelt es sich um ein nicht lineares Molekül, d.h. wir haben 3 TranslationsFG, 3 RotationsFG und 6 Schwingungsfreiheitsgrade.
Aber ich kann mir immer noch nicht erklären, warum FGtrans und FGrot vernachlässigt werden. |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 17. Nov 2021 18:19 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Das beantwortet aber die Frage nicht. Die Rotationsfreiheitsgrade sind schon bei Raumtemperatur angeregt und hier geht es um 500 K. Ich vermute, dass mit "kinetischer Energie" einfach nur die kinetische Energie der Translation gemeint ist. |
Ja, da hast du natürlich Recht. Das kommt davon, wenn man die Frage nicht richtig durchliest.
| frage1 hat Folgendes geschrieben: |
Aber ich kann mir immer noch nicht erklären, warum FGtrans und FGrot vernachlässigt werden. |
Siehe oben. Entweder ist der rotatorische Anteil mit der "kinetischen Energie" nicht mitgemeint, weil sie z.B. unter dem Begriff "Rotationsenergie" separat betrachtet wird oder die Lösung ist falsch (das soll ja auch mal vorkommen).
Viele Grüße,
Nils
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Ihr da Ohm macht doch Watt ihr Volt! |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 17. Nov 2021 19:35 Titel: |
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| frage1 hat Folgendes geschrieben: | | Aber wieso wird hier die Rotationsenergie ignoriert? |
Das hängt vom Kontext ab. Wenn es z.B. darum geht, mit welcher mittleren quadratischen Geschwindigkeit die Moleküle unterwegs sind, dann will man die Rotationsenergie nicht dabei haben. |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875
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| Myon Verfasst am: 17. Nov 2021 20:46 Titel: |
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| Zitat: | Lösungsweg lautet:
Mittlere Ekin= 3/2 RT=6,2 kJ/mol |
Wenn übrigens in a) nach der kinetischen Energie eines Moleküls gefragt wird, dann müsste die Antwort -wenn schon- lauten E=3/2*k*T. |
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frage1
Anmeldungsdatum: 20.02.2021
Beiträge: 569
Wohnort: bayern
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| frage1 Verfasst am: 18. Nov 2021 05:54 Titel: |
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Okay, ich glaube, dass ich den Grund jetzt verstanden habe.
Ich danke euch allen! |
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