Energia vibrazionale

Energia vibrazionale Forma di energia cinetica posseduta dagli atomi o dalle molecole di un corpo solido cristallino, a causa del loro moto vibrazionale intorno alle rispettive posizioni di equilibrio. L’energia vibrazionale di un solido dipende dalla sua temperatura: all’aumentare della temperatura, cresce l’ampiezza delle oscillazioni delle molecole; in corrispondenza della temperatura di liquefazione, le vibrazioni sono tanto ampie da produrre la rottura dei legami tra le molecole e, quindi, la trasformazione del solido in liquido. Al diminuire della temperatura, invece, l’ampiezza delle vibrazioni decresce fino a raggiungere, in prossimità dello zero assoluto, un minimo previsto dalle leggi della meccanica quantistica, detto energia vibrazionale di punto zero.

Secondo la teoria quantistica, l’energia vibrazionale è quantizzata: non può assumere qualunque valore, ma solo valori fissi, multipli dell’energia di punto zero. La relazione che esprime la quantizzazione dell’energia vibrazionale è:

E_v = (v + ½)hv₀

dove E_v è l’energia del livello di indice v, h è la costante di Planck e v₀ la frequenza vibrazionale di punto zero; il numero v può assumere tutti i valori interi positivi: v = 0, 1, 2, ... La quantità hv₀ prende il nome di quanto dell’energia vibrazionale, o fonone. Per la molecola del cloruro di sodio (NaCl), ad esempio, il fonone vale 0,04 eV.