Пример 3. Найти среднюю кинетическую энергию одной молекулы аммиака NH3 при температуре t=27 °С и среднюю энергию вращательного движения этой молекулы при той же температуре.
Решение. Средняя полная энергия молекулы определяется по формуле
(1)
где i — число степеней свободы молекулы; k — постоянная Больцмана; Т—термодинамическая температура газа: T=t+Т0, где Т0=273 К.
Число степеней свободы i четырехатомной молекулы, какой является молекула аммиака, равно 6.
Подставим значения величин в (l):
.
[an error occurred while processing this directive]
Средняя энергия вращательного движения молекулы определяется по формуле
, (2)
где число 3 означает число степеней свободы поступательного движения.
Подставим в (2) значения величин и вычислим:
.
Заметим, что энергию вращательного движения молекул аммиака можно было получить иначе, разделив полную энергию (e) на две равные части. Дело в том, что у трех (и более) атомных молекул число степеней свободы, приходящихся на поступательное и вращательное движение, одинаково (по 3), поэтому энергии поступательного и вращательного движений одинаковы. В данном случае