- •Лекция 1 Понятие об молекулярно - кинетической теории.
- •1.1. Основы мкт. Тепловое движение.
- •1.2.Термодинамический и статистический методы
- •1.3. Макроскопическое состояние. Идеальный газ
- •1.4. Термодинамические системы. Термодинамические параметры и процессы.
- •1.5.Уравнение состояния идеального газа
- •1.6. Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы
1.6. Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы
С тепени свободы - это число независимых координат, определяющих положение системы, или в интересующем нас случае — молекулы.
Для определения положения центра масс молекулы необходимо задать три координаты. Это означает, что молекула имеет три поступательных степени свободы.
Е
Рис. 3.
Таким образом, жесткая двухатомная молекула имеет пять степеней свободы: три поступательных и две вращательных.
Если молекула упругая, то возможны колебания атомов и необходима еще одна степень свободы (расстояние между атомами). Ее называют колебательной.
Тот факт, что средняя энергия поступательного движения молекулы равна 3kT/2, означает, что на каждую степень свободы в среднем приходится энергия kT/2.
Больцман обобщил этот вывод в виде гипотезы о равном распределении средней энергии по степеням свободы. При этом на колебательную степень свободы должны приходиться в среднем по две половинки kT - одна в виде кинетической и одна в виде потенциальной (как мы знаем, их средние значения одинаковы). Итак, средняя энергия молекулы
,
где i— сумма числа поступательных (Zпост), вращательных (Zвр) и удвоенного числа колебательных (Zкол) степеней свободы:
Число i совпадает с числом степеней свободы только для жестких молекул.