10.4.1　分子的自由度

决定一物体在空间的位置所需的独立坐标数目,称为物体的自由度。

由于单原子分子可当作质点处理,而确定一个质点的位置需要三个独立坐标,因此单原子分子的自由度是3。这三个自由度叫作平动自由度,以t表示,则t=3。

对刚性双原子分子(不考虑原子的振动),除了需要三个坐标确定其质心位置外,还需要确定它的两个原子的连线的方位,这又需要两个独立坐标。所以和它们相对应的自由度叫作转动自由度,以r表示,r=2,总自由度i=t+r=5。(https://www.daowen.com)

对刚性三原子或多原子分子,除了上面所说的五个自由度外,还需要一个说明分子绕核转动的角坐标,这后一个坐标为第三个转动自由度,所以刚性多原子分子的总自由度i=t+r=6。

这里应指出,事实上,双原子或多原子的气体分子一般不是完全刚性的,在原子间的相互作用下,原子间的距离要发生变化,分子内部也要发生振动。因此,除平动自由度外,还有振动自由度。