如果你要統(tǒng)計(jì)的氣體的分子轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,那你必須知道一個(gè)概念,即自由度.想單元子分子自由度為三,如果把它看成小球,那么它轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱,于是它沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度.只有平動(dòng)自由度,也就是在三維空間中要確定它要幾個(gè)實(shí)數(shù).
對(duì)于雙原子分子,比如氧分子,那么對(duì)于它們的分子鍵的那根軸,它們旋轉(zhuǎn)對(duì)稱,于是要確定它在空間中的轉(zhuǎn)角位置只需要兩個(gè)角.于是它的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為2
多原子則要三個(gè)角.它們的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為3
好了根據(jù)能量均分原理.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能=N*i/2*R*T
i為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,N為物質(zhì)的量,R為熱力學(xué)常量,T為熱力學(xué)溫度
如果要平均到每一分子,上式除以N*NA
NA為阿福加德羅常量
即平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能=i/2*K*T
K叫波爾茲曼常量=R/NA那么分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為什么是3/2*K*T同樣啊，要確定任何分子的質(zhì)心需要三個(gè)實(shí)數(shù)，那么任何分子的平動(dòng)自由度為三，所以根據(jù)能量均分原理，上面的i可以取三。就出來(lái)了。自由度這個(gè)東西對(duì)于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論來(lái)說(shuō)不論是平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)還是振動(dòng)都是平等的。也就是說(shuō)有一個(gè)自由度多一份能量分配的“居所”，然而在實(shí)際情況下往往都是隨著溫度增加先有平動(dòng)，再由轉(zhuǎn)動(dòng)，最后開(kāi)始振動(dòng)，這個(gè)和能量的量子化有關(guān)。具體如何在這方面做出解釋我也不清楚，也很難。扯遠(yuǎn)了。