Science >> Wetenschap >  >> Energie

Kan Molecuul nul vibratie -energie hebben?

Nee, een molecuul kan geen nul vibratie -energie hebben bij absolute nul. Dit is waarom:

* nulpuntsenergie: Zelfs bij absolute nul (0 kelvin) hebben moleculen nog steeds een minimale hoeveelheid vibratie-energie genaamd de "nulpuntsenergie". Deze energie komt voort uit het Heisenberg -onzekerheidsprincipe, dat stelt dat u zowel de positie als het momentum van een deeltje met perfecte nauwkeurigheid niet kunt kennen.

* kwantummechanica: Vibratie -energie wordt gekwantiseerd, wat betekent dat het alleen op discrete niveaus kan bestaan. Het laagst mogelijke trillingsniveau is niet nul, maar eerder de nulpuntsenergie.

* Thermische energie: Bij temperaturen boven absolute nul hebben moleculen extra vibratie -energie als gevolg van thermische energie. Deze energie zorgt ervoor dat de moleculen trillen met een grotere amplitude en frequentie.

Denk er zo aan: Stel je een bal voor op een lente. Zelfs als de bal perfect stil is, is de veer nog steeds enigszins uitgerekt, wat de nulpuntsenergie vertegenwoordigt. Om de bal volledig te stoppen, moet je de veer verwijderen, wat onmogelijk is in de kwantumwereld.

Uitzonderingen:

* Monatomische moleculen: Enkele atomen, zoals helium, hebben geen vibratiemodi omdat ze slechts één kern hebben. Ze hebben echter wel translationele en rotatie -energie, zelfs bij absolute nul.

Samenvattend bezitten moleculen altijd ten minste een kleine hoeveelheid vibratie-energie vanwege nulpuntsenergie, zelfs bij de koudst mogelijke temperatuur.