vapausasteet

vapausasteet

määritelmä

vähimmäismäärä independentkoordinates tarpeen määrittää asema ja kokoonpano athermo-dynamical järjestelmän avaruudessa kutsutaan vapausaste järjestelmän.

esimerkki:

1.X-akselia pitkin liikkuva vapaa hiukkanen tarvitsee vain yhden koordinaatin määrittääkseen sen täydellisesti. Sen vapausaste on siis yksi.

2.Samoin hiukkasella, joka liikkuu tason yli, on kaksi vapausastetta.

3.Avaruudessa liikkuvalla hiukkasella on kolme vapausastetta.

jos meillä on n määrä kaasumolekyylejä säiliössä, niin vapauden kokonaislukumäärä on f = 3N.

mutta, jos systeemillä on q määrä constraintteja (rajoituksia liikkeessä) niin vapausasteet vähenevät ja se on yhtä suuri kuin f = 3N-q, jossa N on hiukkasten lukumäärä.

Monoatominenmolekule

Amonoatomisella molekyylillä on luonteensa vuoksi vain kolme vapauden translationaalitasoa.

Theforef = 3

esimerkki: Helium, Neon, Argon

Diatomimolekule

tapauksia on kaksi.

normaalilämpötilassa

diatomisen kaasun Amolekyyli koostuu kahdesta atomista, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa vetovoiman avulla. Fysikaalisesti molekyyliä voidaan pitää kahden massattoman kimmoisan jousen päihin kiinnitetyn pistekehän järjestelmänä.

massan keskus sijaitsee diatomisen molekyylin keskellä. Niinpä massan keskipisteen liike vaatii kolme translationaalista vapausastetta (kuva 9.5 a).lisäksi diatominen molekyyli voi kiertää noin kolmea toisiinsa kohtisuoraa akselia (kuva 9.5 b).

mutta inertiamomentti Oman pyörimisakselinsa ympärillä on mitätön (Y-akselin tienoilla kuvassa 9.5).Siksi sillä on vain kaksi pyörähdysastetta vapaudessa (yksi kierto on noin z-akseli ja toinen kierto on noin Y-akseli). Siksi on täysin olemassa viisi vapauden astetta.

f = 5

korkeassa lämpötilassa

ATA erittäin korkeassa lämpötilassa, kuten 5000 K, diatomisilla molekyyleillä on lisäksi kaksi vapausastetta värähtelyliikkeestä johtuen (kuva 9.5 c). Sototaalisesti vapausasteita on seitsemän.

f = 7

esimerkkejä: vety, typpi, happi.

Triatomimolekyylit

tapauksia on kaksi.

Lineaarinen triatominen molekyyli

tässä tyypissä kaksi atomia on keskusatomin kummallakin puolella, kuten on esitetty 9.6

Lineaariatomisella molekyylillä on kolme translationaalista vapausastetta. Sillä on kaksi vapausastetta, koska se on samanlainen kuin diatominen molekyyli, paitsi että keskuksessa on ylimääräinen atomi. Normaalissa lämpötilassa lineaariatomisella molekyylillä on viisi vapausastetta. Korkeassa lämpötilassa se on kaksi ylimääräistä värähtelyastetta vapautta.

Soa lineaarisella triatomisella molekyylillä on seitsemän vapausastetta.

esimerkki: hiilidioksidi.

epälineaarinen triatominen molekyyli

tällöin kolme atomia ovat at vertices, atriangle kuten kuvassa 9.7

se on kolme translaatioastetta vapauden ja kolme rotaatioastetta offreedom noin kolme keskenään ortogonaalinen akselia. Kokonaisvapausasteet, f =6

esimerkki: vesi, rikkidioksidi.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.