44. Число степеней свободы молекулы.

Внутренняя энергия U – энергия (хаотического) теплового движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер, и тд) и энергия взаимодействия этих частиц. Т.е. к внутренней не относится кинетическая энергия движения системы, как целого и потенциальная энергия системы во внешних полях.

Число степеней свободы – число независимых переменных (координат), полностью определяющих положение системы в пространстве. Иногда молекулу одноатомного газа рассматривают как мт, которой присваивают 3 степени свободы поступательного движения. При этом энергию вращательного движения можно не учитывать.

В классической механике молекула двухатомного газа – совокупность двух мт, жёстко связанных недеформируемой связью. Эта система кроме 3-х степеней свободы поступательного движения имеет дополнительно ещё 2 степени свободы вращательного движения, т.о. i=5.

Трёхатомная и многоатомная молекулы имеют 6 степеней свободы: 3 поступательных и 3 вращательных.

Независимо от общего числа степеней свободы 3 – обязательно поступательные, на каждую из них приходится 1/3 значения в :

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул: для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная kT/2, а на каждую колебательную степень свободы – kT, т.к. на неё кроме кинетической приходится ещё и потенциальная энергии, причём средне значение К и П энергий одинаковы, т.о.:

В классической теории рассматривают жёсткие связи, т.е. I совпадает с числом степеней свободы.

Т.к. в идеальном газе межатомного взаимодействия нет, то

общая формула: