Température rotationnelle

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La température rotationnelle ( θ R {\displaystyle \theta _{R}} ou θ r o t {\displaystyle \theta _{rot}} ) est régulièrement utilisée en statistique thermodynamique pour réduire la complexité de la fonction de partition rotationnelle et pour calculer la contribution rotationnelle aux propriétés thermodynamiques des molécules.

Description

Mesurée en kelvin, la température rotationnelle est définie par[1] :

θ R = h c B ¯ k B = ℏ 2 2 k B I {\displaystyle \theta _{R}={\frac {hc{\bar {B}}}{k_{B}}}={\frac {\hbar ^{2}}{2k_{B}I}}} ,

où B ¯ = B / h c {\displaystyle {\bar {B}}=B/hc} est la constante de rotation et I {\displaystyle I} le moment d'inertie moléculaire. Également, h {\displaystyle h} est la constante de Planck, c {\displaystyle c} la vitesse de la lumière, ℏ = h / 2 π {\displaystyle \hbar =h/{2\pi }} est la constante de Planck réduite et k B {\displaystyle k_{B}} la constante de Boltzmann.

θ R {\displaystyle \theta _{R}} est une estimation de la température où l'énergie thermique (de l'ordre de kBT) est semblable à la distance entre les niveaux d'énergie rotationnels (de l'ordre de h c B ¯ {\displaystyle hc{\bar {B}}} ). À ces niveaux de température, la population des niveaux rotationnels excités devient significative. Dans la table qui suit, quelques valeurs sont indiquées. Elles sont toutes pour les isotopes les plus courants.

Molécule θ R {\displaystyle \theta _{R}} (K)[2]
H2 87,6
N2 2,88
O2 2,08
F2 1,27
HF 30,2
HCl 15,2
CO2 0,561[3]
HBr 12,2[4]
CO 2,78[4]

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de la page de Wikipédia en anglais intitulée « Rotational temperature » (voir la liste des auteurs).

  1. ↑ Atkins et de Paula 2010, p. 597.
  2. ↑ Atkins et de Paula 2010, annexes, table 12.2.
  3. ↑ Atkins et de Paula 2010, p. 597, table 16.1.
  4. ↑ a et b Atkins 2014, p. 987, table 12D.1.

Annexes

Bibliographie

  • (en) Peter Atkins (dir.) et Julio de Paula (dir.), Physical Chemistry, W. H. Freeman, , 9e éd.
  • (en) Peter Atkins (dir.), Physical Chemistry, Oxford University Press, , 10e éd. (ASIN B00NBD2AKG)

Articles connexes

  • Spectroscopie infrarouge
  • Spectroscopie rotationnelle
  • Spectroscopie
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