PRINCIPIOS DE LA EQUIPARTICION DE LA ENERGIA

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Considerando el factor de Boltzmann para una partícula de un sistema en equilibrio térmico. La energía E de la partícula se divide en energía cinética y potencial, que dependen de variables diferentes e independientes, y separando esas variables se pueden deducir algunos resultados útiles.

Una molécula de tamaño finito puede tener también energía cinética de rotación, y si consta de más de un átomo puede tener energía cinética y potencial asociada con sus vibraciones internas. Del mismo modo, una molécula de la red cristalina de un sólido tiene energía cinética y potencial debido a las oscilaciones que realiza alrededor de su posición de equilibrio. El procedimiento riguroso para tratar estos casos parte de escribir el Hamiltoniano de la molécula, es decir la expresión de su energía en términos de oportunas coordenadas generalizadas y de los correspondientes impulsos canónicamente conjugados. Nosotros usaremos algunos resultados sin demostración, y usaremos velocidades en lugar de impulsos.

En La equipartición y el problema de los calores específicos No hay forma de medir la energía media de cada molécula en una masa de material. Por lo tanto la evidencia de la validez del Teorema de Equipartición y de la Mecánica Clásica sobre la cual se basa es indirecta, y proviene de las mediciones de calores específicos. El Teorema de Equipartición no tiene validez universal, debido a que la Mecánica Clásica no describe correctamente las vibraciones y rotaciones moleculares y tiene que ser reemplazada por la Mecánica Cuántica. La imposibilidad de predecir el valor observado de los calores específicos de los gases a partir del Teorema de Equipartición fue uno de los primeros síntomas de las falencias de la Mecánica Clásica. Del punto de vista teórico la cantidad que se calcula más fácilmente es: CV= (∂E/∂T)v porque a volumen constante las energías de interacción entre partículas se mantienen constantes.

Este es el resultado que surge del Teorema de Equipartición. La cantidad que se mide más fácilmente es Cp, pues es más simple trabajar a presión constante. Afortunadamente hay una relación termodinámica general entre Cp y CV :

Cp- cv= pvTα pαv= vTα2p/kT

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BIBLIOGRAFIA

- Fisica, Serway, tercera edición, Mc Graw Hill, P.605 – 608

- Fiiscoquimica tercera edicion, Raymond Chang , Cap 3 P.57