자유도

자유도

정의

독립적 인 최소 수공간에서 아테르모-동적 시스템의 위치 및 구성을 지정하는 데 필요한 좌표를 시스템의 자유도라고합니다.

예:

1.엑스 축을 따라 움직이는 자유 입자는 그것을 지정하기 위해 하나의 좌표 만 필요합니다.완전히. 그래서 자유의 정도는 하나입니다.

2.마찬가지로 평면 위로 움직이는 입자는 두 가지 자유도를 갖습니다.

3.우주에서 움직이는 입자는 세 가지 자유도를 가지고 있습니다.

만약 우리가 엔 용기에 가스 분자의 수를 가지고 있다면,총 자유도는 에프=3 엔.

그러나 시스템에 큐 제한 수(모션 제한)자유도 감소 그리고 그것은 같습니다 에프=3 엔-큐 어디 엔입니다 입자 수.

단일 원자분자

그 자연의 덕택으로 아몬 원자 분자는 단지 3 개의 번역을 가지고있다.자유의 정도.

따라서=3

예:헬륨,네온,아르곤

규조분자

두 가지 경우가 있습니다.

상온에서

이원자 가스의 분자는 인력의 힘에 의해 서로 결합 된 두 개의 원자로 구성됩니다. 물리적으로 분자는 두 점의 시스템으로 간주 될 수 있습니다.질량없는 탄성 스프링의 끝에 고정 된 질량.

질량의 중심은 이원자 분자의 중심에 있다. 따라서 질량 중심에는 3 개의 병진 자유도가 필요합니다(그림 9.5 에이).또한,이원자 분자는 약 3 개의 서로 수직 인 축을 회전시킬 수 있습니다(그림 9.5 비).

그러나 관성의 순간자신의 회전 축에 대해서는 무시할 수 있습니다(약 와이 그림 9.5 의 축).따라서 두 개의 회전 자유도 만 있습니다(하나의 회전은 약 축이고 다른 회전은 약 와이 축). 따라서 완전히 다섯 가지가 있습니다.자유의 정도.

= 5

고온

5000 케이와 같은 매우 높은 온도에서 이원자 분자는 진동 운동으로 인한 추가 2 자유도(그림 9.5 기음). 총 7 개의 자유도가 있습니다.예:수소,질소,산소.

삼분자

두 가지 경우가 있습니다.

선형 3 원자 분자

이 유형에서는 그림과 같이 중심 원자의 양쪽에 두 개의 원자가 놓여 있습니다 9.6

선형 원자 분자는 세 가지 병진 자유도를 가지고 있습니다. 이 원자는 이원자 분자와 비슷하기 때문에 중앙에 추가 원자가 있기 때문에 두 가지 자유도가 있습니다. 상온에서 선형원자 분자는 5 자유도를 가질 것이다. 높은 온도에서두 개의 추가 진동 자유도가 있습니다.

선형 삼원자 분자는 7 개의 자유도를 갖는다.

예:이산화탄소.

비선형 삼원자 분자

이 경우 세 개의 원자는 그림과 같이 삼각형의 꼭지점에 놓여 있습니다 9.7

그것은 3 개의 병진 자유도와 3 개의 회전 자유도 약 3 개의 상호 직교 축을 가지고 있습니다. 총 자유도,에프=6

예:물,황 디 옥사이드.

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