szabadságfok
(rotációs szabadságfok, vibrációs szabadságfok)

1.

Egy rendszer konfigurációjának meghatározásához szükséges, független paraméterek száma.
A fogalmat a kinetikus elméletben alkalmazzák azon független módok meghatározására, amelyekben egy atom vagy molekula energiát képes felvenni.
Különböző paraméteregyüttesek választhatók ki, ebből következően az elmélet részletei változnak.
Például egy egyatomos gáz minden egyes atomjához három szabadságfok rendelhető, a térbeli helyzetének meghatározására, a tér három koordinátájának megfelelően.
Az energia egyenlő eloszlásának elve alapján az atom átlagenergiája minden egyes szabadságfokra azonos, és egyenlő kT/2-vel (ahol k a Boltzmann-állandó és T a termodinamikai hőmérséklet).
Így az egyatomos gáz teljes moláris energiája 3LkT/2, ahol L az Avogadro-állandó (az atomok száma/mól).
Minthogy k=R/L, ahol R a moláris gázállandó, a teljes moláris energia 3RT/2.

Egy kétatomos gázban a két atom hat koordinátát igényel, ami így hat szabadságfokot eredményez. Ezt hat, független energiatárolási lehetőségként értelmezik; ezen az alapon a molekulának három szabadságfoka van a transzlációs mozgás különböző irányaira, két szabadsági foka a molekula tengely körüli rotációjára, és egy vibrációs szabadsági foka a két atom közti kötés mentén.
A rotációs szabadságfokok kT/2 résszel járulnak a teljes energiához; hasonlóan, a vibrációs szabadságfok a kinetikus energiának egy azonos része, és átlagban ekkora potenciális energiával kell, hogy rendelkezzen.
A kétatomos gáz egy molekulájának teljes energiája; ennek megfelelően 3kT/2 (transzlációs energia az egész molekulára ) plusz 2kT/2 (rotációs energia) plusz 2kT/2 (vibrációs energia), azaz összesen 7kT/2.

2.

A fázisszabályban egy rendszer állapotának leírásához szükséges minimális számú független változó. Ebben az értelemben a gáznak két szabadságfoka van (hőmérséklet és nyomás).

Felhasznált irodalom