Механика, молекулярная физика и термодинамика. Полицинский Е.В. - 161 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ (Механика, МКТ, термодинамика) Полицинский Е.В.
161
Рис. 130. Модель двухатомной молекулы. Точка O совпадает
с центром масс молекулы
Таким образом, всем двухатомным молекулам следует приписать
две степени свободы вращательного движения. Общее число степеней
свободы двухатомной молекулы равно пяти. Это число совпадает с чис-
лом независимых координат, необходимых для определения положения
двухатомной молекулы в пространстве.
Для многоатомной молекулы с нелинейным расположением атомов
сохраняется три степени свободы вращательного движения и поэтому
общее число степеней свободы, обусловленное поступательным и вра-
щательным движением молекулы, равно шести.
В приведенном подсчете числа степеней свободы принималось, что
атомы в молекулах закреплены неподвижно и не могут колебаться друг
относительно друга. Опыт показывает, что при комнатной температуре
для двухатомных газов это предположение оправдывается.
Для статистической системы, находящейся в состоянии термоди-
намического равновесия, на каждую поступательную и вращательную
степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная
2
k T
⋅
, а на каждую колебательную степень свободы – в среднем энергия,
равная
k T
⋅
. Колебательная степень «обладает» вдвое большей энергией
потому, что на неё приходится не только кинетическая энергия (как в
случае поступательного и вращательного движений), но и потенциаль-
ная, причём среднее значение кинетической и потенциальной энергий
одинаковы.
Таким образом, средняя кинетическая энергия молекулы
2
i
k T
ε
= ⋅ ⋅
(316),
где
2
i i i i
= + + ⋅
(
i
– сумма числа поступательных, числа
вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы

Страницы