Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

При переходе системы из одного состояния в другое изменение внутренней энергии определяется только разностью значений внутренних энергий в этих состояниях и не зависит от пути перехода.

В термодинамике внутренняя энергия U определяется как однозначная функция его макроскопических параметров, например Т и V, т.е. в каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией.

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

Например, материальная точка, свобод­но движущаяся в пространстве, имеет три степени свободы: координаты х, у и z: Ма­териальная точка, движущаяся на плоско­сти, имеет две степени свободы: координа­ты х и у. Абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы: его положение в пространстве определяется тремя координа­тами центра масс, двумя координатами, определяющими положение в пространстве определенной оси, проходящей через центр масс и какую-либо другую фиксированную точку тела, и, наконец, углом поворота тела вокруг этой оси по отношению к некоторому начальному положению. Таким образом, аб­солютно твердое тело обладает тремя степе­нями свободы поступательного движения и тремя степенями свободы вращательного движения.

Если тело не абсолютно твердое и его части могут смещаться друг относительно друга, то необходимо рассматривать допол­нительные степени свободы колебательного движения.

(1.39)

одну степень свободы поступательного движения приходится в среднем энергия

Закон Больцмана рав­номерного распределения энергии по степе­ням свободы молекул: для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная kТ/2, а на каждую колебательную степень свободы – в среднем энергия, равная kТ.

Дата добавления: 2014-01-14