Szabadsági fok

A szabadsági fok kifejezés a hőtanban honosodott meg, a gázok egyik jellemzőjeként.

Elméleti alapja

Egyatomos gázok

Az ekvipartíció tétele szerint minden gázatom azonos mennyiségű mozgási energiával rendelkezik. Ennek nagysága , ahol a T a Kelvinben mért hőmérséklet, a k pedig a Boltzmann-állandó. Ebben a formában azonban ez csak az egyatomos gázokra igaz.

Többatomos gázok

A többatomos gázoknak nem csak lendületük, perdületük is van. Ez ahhoz hasonlítható, mikor egy rönköt legurítanak a lejtőről, és a lendület és a perdület összege (ha a gördülési súrlódást elhanyagoljuk) együtt teszi ki a helyzeti energiát. A forgásból adódó energia annyiszor , ahány merőleges forgási tengelye van a molekulának. Ez kétatomos gázoknál 2, többatomosnál 3. A két "képlet" egyesítve megadja az egy molekulára jutó átlagos energiát, alakban, ahol az f a szabadsági fok, ami tehát egyatomos gázoknál (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) ; kétatomos gázoknál (pl: H2, N2, 02) , többatomosokra (pl: CH4) általában .

A haladó mozgás szabadsági foka

A haladó mozgáshoz három szabadsági fok van rendelve. Fontos megemlíteni, hogy a gázok nem csak az egymásra merőleges tengelyek mentén mozognak. Azonban bármilyen irányú mozgást fel lehet bontani erre a három irányra, mint egy háromdimenziós koordináta-rendszer. Az itt adódó értékek vektoros összege azonban nagyságában, és irányában is egyenlő lesz az eredeti iránnyal.

Más nyelveken