Α. Από τη Θερμοδυναμική της Β΄τάξης ξέρουμε (;) ότι η μέση κινητική ενέργεια των μορίων ιδανικού αερίου είναι Kμ = (3/2) kΒΤ όπου kB = 8,6∙10−5 eV/K η σταθερά του Boltzmann και Τ η απόλυτη θερμοκρασία του αερίου.
Σύμφωνα με την Κλασική Στατιστική Φυσική, τα άτομα των υλικών όταν ταλαντώνονται έχουν αντίστοιχα θερμική ενέργεια ΕΘ = kΒΤ
Υπολογίστε την ενέργεια αυτή σε eV για θερμοκρασία περιβάλλοντος Τ = 300Κ.
Β. Για έναν τυπικό μοριακό δεσμό, η σταθερά επαναφοράς του ταλαντωτή είναι της τάξης των δεκάδων ως εκατοντάδων N/m. Έστω δύο άτομα με:
- μικρό k1 = 10N/m (μαλακό «ελατήριο)
- μεγάλο k2 =1000N/m (σκληρό «ελατήριο»)
- Ας θεωρήσουμε πλάτος ταλάντωσης, 1Ångström (1A˚= 10−10 m).
Υπολογίστε σε eVτην ενέργεια ταλάντωσης κάθε ατόμου. Αν θεωρήσουμε μάζα για τα άτομα m = 10-26kg, ποιες είναι οι αντίστοιχες συχνότητες ταλάντωσης; Δίνεται √10 = π.
Γ. Αν η σταθερά του Planck είναι h = 4,13∙10−15eV∙s, βρείτε το κβάντο ενέργειας κάθε ταλαντωτή.
Δ. Μπορείτε να εξηγήσετε τώρα σύμφωνα με την Κβαντική Φυσική, γιατί οι υψηλής συχνότητας ταλαντωτές σε θερμοκρασία περιβάλλοντος δεν ενεργοποιούνται;
