Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

Статистические распределения

Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа частиц. Законы их поведения являются статистическими закономерностями и изучаются с помощью статистического метода.

Числом степеней свободы тела () называется наименьшее число независимых координат, которые необходимо задать для того, чтобы полностью определить его положение в пространстве.

Значения для жестких молекул идеального газа приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Из таблицы видно, что независимо от общего числа степеней свободы молекулы три из них всегда поступательные. При статистическом равновесии движений энергия в среднем распределяется между всеми видами движения. Поэтому на каждую поступательную степень свободы молекулы приходится одинаковая энергия, равная значения средней кинетической энергии ее поступательного движения: . (2.2.7)

Поэтому средняя кинетическая энергия молекулы, обладающей степенями свободы, равна:

, (2.2.8)

Внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией движения его частиц. Поэтому . (2.2.10)

Внутренняя энергия любой массы газа, т. е. любого числа молей

. (2.2.11)