Чему равно число степеней свободы молекулы многоатомного газа, содержащей более двух атомов?

Другие предметы Колледж Термодинамика и кинетическая теория газов число степеней свободы молекула многоатомного газа физика колледж термодинамика атомы Молекулы свойства газов Новый

Число степеней свободы молекулы многоатомного газа, содержащей более двух атомов, можно определить, учитывая, что молекулы могут двигаться в пространстве и вращаться вокруг своих осей.

Шаги для определения числа степеней свободы:

1. Трансляционные степени свободы: Каждая молекула может перемещаться в трех измерениях (по осям X, Y и Z). Таким образом, для трансляционного движения у нас есть 3 степени свободы.
2. Вращательные степени свободы: Молекула может вращаться вокруг своих осей. Для многоатомных молекул, состоящих из N атомов, число вращательных степеней свободы определяется по формуле: (N - 1) * 2. Это происходит потому, что одна ось вращения может быть зафиксирована, и остаются только 2 свободные оси для вращения.
3. Колебательные степени свободы: Кроме того, многоатомные молекулы могут колебаться. Количество колебательных степеней свободы определяется как 3N - 6, где N - количество атомов в молекуле. Это связано с тем, что 3N - это общее количество степеней свободы (трансляционные и вращательные), и мы вычитаем 6, так как 3 степени свободы используются для трансляции и 3 для вращения.

Итак, общее число степеней свободы:

Общее число степеней свободы для многоатомной молекулы будет равно:

• Трансляционные степени свободы: 3
• Вращательные степени свободы: (N - 1) * 2
• Колебательные степени свободы: 3N - 6

Таким образом, общее число степеней свободы можно записать как:

Общее число степеней свободы = 3 + (N - 1) * 2 + (3N - 6)

Для многоатомной молекулы, где N > 2, это упростится, и вы получите общее число степеней свободы, равное 3N - 6.

Например, для молекулы, состоящей из 3 атомов (N = 3):

• Трансляционные: 3
• Вращательные: (3 - 1) * 2 = 4
• Колебательные: 3 * 3 - 6 = 3

Итого: 3 + 4 + 3 = 10 степеней свободы.

Таким образом, для многоатомного газа, содержащего более двух атомов, число степеней свободы будет равно 3N - 6.