EL GAS DE MOLÉCULAS DIATÓMICAS
Primero es estudiar el caso de los grados de libertad traslacionales del movimiento de las moléculas de un
gas, y su contribución a las propiedades termodinámicas de dicho sistema. Los grados de libertad
traslacionales están siempre presentes en un gas de moléculas. El objetivo del gas de moléculas diatomicas
es estudiar otros grados de libertad, asociados a la estructura electrónica y nuclear de las moléculas del gas,
y a los movimientos de vibración y rotación de dichas moléculas. Genéricamente se puede que el
hamiltoniano del sistema es separable en la forma:
donde el subíndice Tras se refiere a los grados de libertad de traslación de las moléculas, y el subíndice int
hace referencia a esos grados de libertad adicionales. Cada uno de los grados de libertad considerados se
corresponde con una temperatura característica, la cual indica el rango de temperaturas en que empieza a
ser relevante la contribución de dicho grado de libertad. Por simplicidad, se restringe a gases de moléculas
formadas únicamente por dos átomos, tales como H2, O2 y CO. Además, supone que las moléculas no
interactúan (gas ideal) y las temperaturas son suficientemente altas y las densidades suficientemente bajas
como para que sean despreciables las correlaciones cuánticas entre las moléculas del gas, de manera que se
cumple la condición del límite clásico.
la función de partición monomolecular se escribe como producto de la función de partición traslacional de
la molécula por la función de partición de los grados de libertad internos de la molécula.
El objetivo es calcular 𝑍1,𝑖𝑛𝑡 (𝑇) en el caso de una molécula formada por dos átomos. Los grados de
libertad internos a considerar son:
1.
2.
3.
4.
Los grados de libertad electrónicos de la molécula,
Los grados de libertad de los núcleos atómicos de la molécula,
Los grados de libertad de vibración de la molécula,
Los grados de libertad de rotación de la molécula.
estos grados de libertad están acoplados (interaccionan mutuamente), si la interacción es suficientemente
débil los podemos considerar de forma independiente, por lo que:
En esta aproximación, cada grado de libertad contribuye de forma aditiva a las propiedades termodinámicas
del gas.
0
