Page 51 - 6375
P. 51
системи з одного стану в інший є завжди рівним різниці значень внутрішньої енергії в
кінцевому і початковому станах і не залежить від процесу, за яким здійснюється перехід.
15.2. Кінетична енергія молекул та її розподіл за ступенями вільності. Число
ступенів вільності – це число незалежних змінних, які повністю визначають положення
системи у просторі.
Таблиця 1 – Число ступенів вільності молекул ідеального газу жорстких молекул.
Число ступенів вільності Одноатомний газ Двоатомний газ Багатоатомний газ
Поступальних 3 3 3
Обертальних – 2 3
Всього 3 5 6
В реальних молекулах не має жосткого зв’язку між атомами у молекулі, тому
необхідно враховувати також ступені вільності коливального руху всередині молекули.
Незалежно від загального числа ступенів вільності молекули, три ступені вільності
завжди поступальні. На кожну з них припадає третина кінетичної енергії поступального руху
молекули :
0
3/2 1
= 0 = = .
1
2 3 2
Для системи, яка знаходиться у стані термодинамічної рівноваги на кожну ступінь
вільності поступального та обертального руху у середньому припадає кінетична енергія, яка
1
рівна , а на кожну коливальну ступінь вільності – у середньому енергія, яка дорівнює .
2
Енергія коливальних ступенів вільності у два рази більша, оскільки коливальна
система володіє рівними за величиною середніми значеннями як кінетичної, так і
потенціальної енергії.
Таким чином, середня енергія молекули:
= ,
2
де – сума числа поступальних, числа обертальних і подвоєного числа коливальних ступенів
вільності молекули:
