Молекулярная масса ионизированного аргона

[AAK]

В "Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей | Варгафтик Н.Б. " имеется график изменения молекулярной массы аргона при различных температурах и давлениях:



Пожалуйста, кто может объяснить почему у ионизированного аргона изменяется молекулярная масса?

[Munin]

Надо смотреть, что там под $\mu$ имеется в виду. Ядра, разумеется, не меняются: как были $\mathrm{{}^{40}Ar},$ так и остаются (возбуждения ядер имеют порядок МэВ, что соответствует температурам $10^{10}\text{ К}$). Но взаимное отталкивание ядер может повлиять на какие-то термодинамические характеристики (на что намёк - зависимость графиков от плотности).

[AAK]

Munin в сообщении #754715 писал(а):

Надо смотреть, что там под $\mu$ имеется в виду.

$\mu$ имеет размерность г/моль.
По любому, для меня не понятно -- почему молярная масса дискретно снижается с 40 г/моль до 10 г/моль.

Цитата:

Ядра, разумеется, не меняются: как были $\mathrm{{}^{40}Ar},$ так и остаются (возбуждения ядер имеют порядок МэВ, что соответствует температурам $10^{10}\text{ К}$). Но взаимное отталкивание ядер может повлиять на какие-то термодинамические характеристики (на что намёк - зависимость графиков от плотности).

Тоже не понятно.
1. Если изменяется плотность, то изменяется молярный объем. Но, если нет распада ядер, то молярная масса, вроде, должна оставаться постоянной. Ведь в 1 моле количество атомов сохраняется прежним.
2. Если допустить, что между ядрами наблюдается кулоновское отталкивание, то должен увеличиваться молярный объем ионизированных газов, а не снижаться молекулярная масса?

[Munin]

AAK в сообщении #754728 писал(а):

$\mu$ имеет размерность г/моль.

Я не про размерность, а про смысл: в каких формулах встречается, что значит.

Впрочем, я сообразил: при ионизации происходит отщепление электрона, $\mathrm{Ar\to Ar^++\mathit{e}^-}.$ Теперь на месте одной частицы (формально) две, а на месте одного моля - два моля. Поскольку моли считаются чисто формально по числу частиц, даже если это такие незначительные частицы, как электроны. Поэтому, та же масса ядра (40 а. е. м.) приходится уже на две частицы, и получается $\mu=\tfrac{40}{2}=20\text{ а. е. м.}$ После повторной ионизации - на три: $\mu=\tfrac{40}{3}=13{,}3\text{ а. е. м.}$ И так далее. Это имеет смысл для расчёта молярной теплоёмкости: после ионизации на каждый атом аргона приходится не 3, а 6 поступательных степеней свободы. Молярный объём, соответственно, тоже растёт ступеньками. Ступеньки не чёткие, поскольку ионизация с температурой происходит постепенно (для какой-то части атомов). (И от плотности степень ионизации тоже зависит: чем больше плотность, тем быстрее рекомбинация.)

[AAK]

Munin в сообщении #754735 писал(а):

AAK в сообщении #754728 писал(а):

$\mu$ имеет размерность г/моль.

Я не про размерность, а про смысл: в каких формулах встречается, что значит.

Там ничего нет. Есть только подпись под графиком: "Средний молекулярный вес $\mu$ ионизированного аргона."

Цитата:

Впрочем, я сообразил: при ионизации происходит отщепление электрона, $\mathrm{Ar\to Ar^++\mathit{e}^-}.$ Теперь на месте одной частицы (формально) две, а на месте одного моля - два моля. Поскольку моли считаются чисто формально по числу частиц, даже если это такие незначительные частицы, как электроны. Поэтому, та же масса ядра (40 а. е. м.) приходится уже на две частицы, и получается $\mu=\tfrac{40}{2}=20\text{ а. е. м.}$ После повторной ионизации - на три: $\mu=\tfrac{40}{3}=13{,}3\text{ а. е. м.}$ И так далее. Молярный объём, соответственно, тоже растёт ступеньками. Ступеньки не чёткие, поскольку ионизация с температурой происходит постепенно (для какой-то части атомов).

Все равно как то странно. Не проще ли рассматривать изменение молярного объема, без изменения молекулярной массы? А то, как то уж очень запутанно получается.

Цитата:

Это имеет смысл для расчёта молярной теплоёмкости: после ионизации на каждый атом аргона приходится не 3, а 6 поступательных степеней свободы.

Я тоже где то так думаю. Именно из за этого вопроса и поднял ити вопросы.

[Munin]

AAK в сообщении #754783 писал(а):

Все равно как то странно. Не проще ли рассматривать изменение молярного объема, без изменения молекулярной массы?

А как одно без другого? Масса-то не меняется, а количество молей меняется. Вот и молярная масса меняется - должна меняться.

[AAK]

Спасибо.