为什么高温下同核双原子分子理想气体的恒压摩尔热容是7/2R,而低温时是5/2R

题目

为什么高温下同核双原子分子理想气体的恒压摩尔热容是7/2R,而低温时是5/2R
可以通俗解答

答案

同核双原子分子理想气体的分子有3个平动自由度,2个转动自由度,1个振动自由度,因一般温度下,对于理气模型,忽略了分子间作用力,即势能忽略,内能中动能值与温度成正比,而在不太大的温度范围变化不会引起核内能级、电子能级、振动能级等跃迁,即为常数分子的振动运动总处在最低能级,对热容无贡献,故在求算热容时,只考虑平动和转动的贡献,每个双原子分子的平动和转动对内能的贡献为5/2kT,故双原子分子理想气体的摩尔等容热容为:
CV,m=5R/2
而在高温时显然还要加上振动对热容的贡献R,所以高温时CV,m=5R/2+R=7R/2.