внутренняя энергия газа

[AL Malino]

green5 в сообщении #1081443 писал(а):

Непонятный момент остался. Ну очень жесткая пружинка в гарм. осциляторе.
Колебаться то может, хоть при $0^\circ\,\mbox{К}$.
При чем тут уровни энергии осцилятора (или энергии фотонов).

В принципе, конечно, может. Только прежде надо договориться о самом термине «температура» равно как и применять любые прочие термодинамические термины с осторожностью. А так …
Можно возбудить некоторое количество молекул "хоть при $0^\circ\,\mbox{К}$" в конкретное колебательное состояние излучением, например, или электронным ударом. И какое-то время они будут в нём пребывать. Но а) такая ситуация не описывается единой температурой , поскольку в целом по ансамблю состояние получится далёким от равновесного, и b) когда всё устаканится, то окажется, что хотя температура в среднем по ансамблю несколько поднялась, но колебательно возбуждённых молекул практически нет.

Если же оставаться в рамках термодинамического подхода, то получается, что в отличие от классической, квантовая "пружина", при недостаточном "усилии" на неё оказываемом, колебаться практически не может (прошу не воспринимать сказанное буквально). Степень её "колебимости" выражается как вероятность квантового объекта находиться в состоянии с заданной энергией при данной температуре
$P_n(E_n,T) = \exp(-E_n /kT)\ $
Эта формула верна, впрочем, и для классических объектов. (Для полноты картины тут следовало бы учесть вырождение, ну, да ладно).
Как легко видеть, энергия, введённая в систему, с большей "охотой" оккупирует низколежащие состояния, игнорируя высокие. Таким образом, последние вклада в теплоёмкость практически не вносят. Речь ведь идёт именно о теплоёмкости в "термодинамически-равновесном" смысле.

И кстати, когда "делают лазеры", то способы их накачки выбирают сугубо неравновесные.