Ideal Gas Partition Function
Storyboard 
A simple application of the partition function is achieved by studying the case of an ideal gas.
ID:(177, 0)
Ideal Gas Partition Function
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A simple application of the partition function is achieved by studying the case of an ideal gas.
Variables
Calculations
Calculations
Equations
Examples
La funci n partici n de un gas ideal se calcula del integral sobre la gaussiana del momento y las integrales sobre el volumen\\n\\n
$Z=\displaystyle\frac{1}{h^{3N}}\int\prod_id^3p_i\prod_id^3q_ie^{-\beta E}=\displaystyle\frac{1}{h^{3N}}\int\prod_id^3p_i\prod_id^3q_ie^{-\beta \sum_ip_i^2/2m}$
\\n\\ncon
$V^N$
\\n\\ny la integral sobre la gauseanas del momento es\\n\\n
$\displaystyle\int_{\infty}^{\infty}dp,e^{-\beta p^2/2m}=\sqrt{\displaystyle\frac{2\pi m}{\beta}}$
Por ello la funci n partici n de un gas ideal es con
La energ a interna es con
Como la funci n partici n de un gas ideal es con
se puede calcular la derivada del logaritmo de la funci n partici n respecto del volumen es con
Como la compresibilidad es con
Como la funci n partici n de un gas ideal con
$\displaystyle\frac{\partial^2\ln Z}{\partial V^2}=-\displaystyle\frac{N}{V^2}$
\\n\\nPor ello la compresibilidad de un gas ideal es\\n\\n
$\displaystyle\frac{1}{ k_p }=\displaystyle\frac{N}{\beta V}=\displaystyle\frac{Nk_BT}{V}$
\\n\\no sea que con la ecuaci n de los gases\\n\\n
$pV=k_BNT$
se obtiene con
Como la compresibilidad es\\n\\n
$k_T=\displaystyle\frac{k_p}{V}\displaystyle\frac{1}{\beta}\displaystyle\frac{\partial^2\ln Z}{\partial V^2}$
Como la funci n partici n de un gas ideal es con
$\displaystyle\frac{\partial^2\ln Z}{\partial V^2}=-\displaystyle\frac{N}{V^2}$
\\n\\ny con ello se obtiene la constante de dilataci n permita como\\n\\n
$k_T=\displaystyle\frac{k_p}{V}\displaystyle\frac{1}{\beta}\displaystyle\frac{N}{V^2}=\displaystyle\frac{k_p V}{N}$
\\n\\nComo es un gas ideal se tiene que\\n\\n
$k_p=\displaystyle\frac{1}{p}$
\\n\\ny con la ecuaci n de los gases\\n\\n
$pV=Nk_BT$
se tiene finalmente que con
La capacidad cal rica es con
Como la funci n partici n de un gas ideal es con
se obtiene que para el caso de un gas ideal con
Para calcular la capacidad cal rica para presi n constante se puede empelar la relaci n con
Como la dilataci n t rmica es con
la compresibilidad es con
la capacidad cal rica bajo volumen constante con
y la ecuaci n de los gases con
se tiene que con
El cuadrado de la velocidad del sonido es con
por lo que con la compresibilidad de un gas ideal es con
se tiene que la velocidad del sonido al cuadrado es con
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