Szent Benedek-rendi katolikus gimnázium, Győr, 1940

11 talán minden cm

3-ben csak egy molekula van. Ennek a magános molekulának azonban oly nagy a sebessége, hogy az 1/

2 mc- = 3/

2 kT alapján számított hőmérséklete kereken 10,000°-ra tehető. Ezzel szemben ha egy higanyos hőmérőt sikerülne kivinni a világűrbe — és a hőmérő higanya nem fagyna meg sokkal előbb —, akkor ez a hőmérő kereken —270° hideget mutatna. A hőmérő ugyanis kisugározná melegét, gáz molekulákkal pedig olyan ritkán ütköznék, hogy azok mozgási energiájából nem tudná pótolni a veszteségét. Tehát a világűrről egyforma joggal mondhatjuk, hogy 10,000° meleg, vagy hogy —270° hideg van ott. Sőt az első állításunknak reálisabb jelentősége van, mert gázmolekulák tényleg vannak ott, higanyos hőmérőt pedig csak gondolatban tudunk oda vinni. A gázok hőjét a molekuláinak mozgási energiája adia meg. Eddig a molekulák tovarepüléséből származó energiát vettük csak figyelembe. Kaptuk, hogy ez az energia: 1/

2 mc

2 = 3/

2 kT. A tovarepülés iránya tetszőleges lehet, s ezért a térben szokásos 3 főiránynak megfelelően — előre-hátra, jobbra-balra, fel-le — a mozgás három szabadsági fokáról szoktunk beszélni. Ha csak egy irányban történhetne a mozgás — pl. előre-hátra — akkor az egy szabadsági foknak megfelelőleg a mozgási energia csak 1/

2 kT volna. Az általános számítás azt adja eredményül, hogy minden szabadsági fokra bármiféle mozgásnál átlag 1/

2 kT energia jut.

3) 3) A tovahaladó mozgáson kívül forgó mozgás is lehetséges a molekuláknál. Mivel az három — egymásra merőleges — tengely körül lehetséges, itt is 3 szabadságfokról lehet szó, s így a forgó mozgás összes energiája 3/j k T lesz. Tudomásunk szerint az oxigén és hidrogén molekulák 2 atomból állanak, azért a két atomon átmenő tengely körül va'ó forgás energiája annyira kicsiny a többi tengely körüli forgáshoz viszonyítva, hogy a forgásnál e kétatomú molekuláknál csak 2 szabadsági fokról beszélhetünk, s így a forgó molekula energiája 'AikT, a haladóé VíkT, tehát az összes mozgási energia egy molekulánál 5/îkT, a mol mennyiségben levő N molekulánál VíNkT. De Nk = R, ezért a mólban levő molekulák összes energiája — a gáz hőkészlete — 5/a R T. Ha tehát a gáz hőfoka l°-kal, nő, hőkészlete s/jR értékkel növekszik. R = 2 kalória, tehát 5/l R 5 kalória. Egy mol oxigén, vagy hidrogén hőmérsékletének l°-kal való emeléséhez tehát 5 kalória meleg kell. Ezt molhőnek nevezzük. A kísérletek szerint tényleg állandó térfogaton való melegítéskor a hidrogén molhője 4'86 kalória, az oxigéné pedig 5*03 kalória. A gáz hőenergiájánál a forgó mozgáson kívül a molekulában levő atomok rezgő mozgásánál is figyelembe kell vennünk. Teljes képet csak a kvantumelmélet tud adni ezekről a viszonyokról, de valamit még mondhatunk itt is. Az előbb közölt adatok mutatták, hogy az oxigénnél és hidrogénnél a kísérletileg mért molhőt már a haladó és forgó mozgás energiája megadja; a rezgő mozgás energiájára már nincs is szükség. Ezért azt kell gondolnunk, hogy ezeknél a molekuláknál közönséges hőmérsékleten az atomok rezgő mozgása még nem indul meg.