Молекула из трех и большего числа атомов: (три координаты центра масс и три угла относительно трех взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр масс)

Такие значения соответствуют случаю “жестких” молекул, в которы атомы не могут двигаться относительно друг друга. Ниже мы рассмотрим более общий случай.

В курсе статистической физики будет доказан следующий закон.

Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

На каждую степень свободы молекулы вещества в среднем приходится кинетическая энергия, равная .

Мы доказали этот закон для частного случая идеального одноатомного газа:

.

Для произвольного газа с числом степеней свободы молекул равным

.

Рассмотрим теперь “нежесткую” двухатомную молекулу, в которой атомы связаны между собой посредством упругой силы. Такая молекула обладает тремя поступательными, двумя вращательными и одной колебательной степенью свободы. При малых амплитудах колеба-ния атомов будут гармоническими. В курсе механики было показано, что в этом случае средние за период колебаний значения кинетической и потенциальной энергии равны друг другу. Значит по закону равномерного распределения энергии на каждую колебательную степень свободы приходится энергия

.

Колебательные степени свободы молекул газа при обычных температурах не проявляются. Они начинают влиять на теплоемкость газа при температурах порядка 1000⁰С.