U=i/2*m/μRT – формула внутренней энергии, где U – внутренняя энергия, m – масса, μ – относительная молекулярная масса, R – газовая постоянная, Т – температура, i – степень свободы молекулы газа. Для однотомного (благородного) газа i = 3, для двухтомного i = 5. Но почему так, что это и какие виды степеней свободы бывают?

Начнем с последнего вопроса: какие виды степеней свободы бывают. Есть 2 вида: движения (изменения относительно координат) и вращения. Движение есть у материальных точек (это хуйни, где мы иногда чем-то можем пренебречь), а вращение есть уже у тел, у которых есть размеры, но нету подвеса. Но над помнить, что нужно давать минимальное количество точек (например, при рассмотрении маятника кажется, что у него 2 степени свободы – угол и координата, однако это не так, у него 1 степень, так как только углом можно описать его движение (длина подвеса не меняется).

Как мне объясняли в школе, 3 в формуле берётся из-за того, что наше пространство 3-хмерно, и частица может двигаться по 3 координатам. Но почему у 2-х атомной молекулы 5, а не 6 степеней свободы? Все просто: просто их движение в одну сторону не должно совпадать. Однако, рассматривая абсолютно чёрное тело, мы увидим, что у него степень свободы 6 – 3 координаты + 3 оси вращения.

Если мы так легко можем говорить про микрообъекты объекты, то про макрообъекты мы не можем однозначно сказать, сколько у них степеней свободы – либо рассматривать каждую частицу отдельно, либо рассматривать весь объект в целом? Скорее, не нужно учитывать каждую частицу, а только 6 основных типов степеней свободы.

Также, нужно сказать про подвесы – хуйни, которые ограничивают наши частицы в пространстве. Для этого есть формула:
i=3o-p, где о – количество объектов в системе, р – количество подвесов. На картинке я привёл пример для 8-степенной свободной системы.



Спасибо за то, что вы с нами.
С любовью, Рителлинг favorite