Trong thiết bị lý, bậc từ bỏ do là 1 trong tham số trang bị lý độc lập trong mô tả ưng thuận về trạng thái của một hệ thống vật lý. Tập hợp tất cả các trạng thái của một khối hệ thống được call là không gian pha của khối hệ thống và mức độ thoải mái của hệ thống, là các kích thước của không gian pha.

Bạn đang xem: Bậc tự do là gì

Bạn sẽ xem: Bậc tự do là gì

Vị trí của một phân tử trong không gian ba chiều đòi hỏi ba tọa độ vị trí. Tương tự, phía và vận tốc mà một phân tử di chuyển có thể được thể hiện theo ba thành phần vận tốc, mỗi thành phần tham chiếu đến bố chiều của ko gian. Ví như sự tiến hóa thời gian của khối hệ thống là xác định, trong những số ấy trạng thái tức thì lập tức khẳng định duy nhất địa điểm và gia tốc trong vượt khứ và tương lai của nó là 1 trong hàm của thời gian, thì hệ thống đó gồm sáu bậc từ bỏ do. Nếu chuyển động của hạt bị số lượng giới hạn ở số lượng form size thấp hơn, ví dụ, hạt phải dịch rời dọc theo dây hoặc trên một bề mặt cố định, sau đó khối hệ thống có ít hơn sáu độ tự do. Phương diện khác, một khối hệ thống với một vật dụng thể mở rộng có thể xoay hoặc rung rất có thể có rộng sáu độ trường đoản cú do.

Trong cơ học tập cổ điển, tinh thần của một phân tử điểm tại ngẫu nhiên thời điểm nào thường xuyên được biểu đạt với tọa độ vị trí và vận tốc trong bề ngoài Lagrangian, hoặc cùng với tọa độ vị trí và động lượng trong vẻ ngoài chính thống Hamilton.

Trong cơ học thống kê, một nấc độ tự do là một vài vô hướng duy nhất bộc lộ microstate của một hệ thống. Đặc điểm chuyên môn của tất cả các microstate của một hệ thống là một điểm trong không khí pha của hệ thống.

Trong quy mô chuỗi lý tưởng 3 chiều trong hóa học, nhị góc quan trọng để miêu tả sự triết lý của mỗi monome.

Phân tử khí


*

Trong không khí ba chiều, cha bậc tự do thoải mái có tương quan đến sự hoạt động của một hạt. Một phân tử khí diatomic bao gồm 6 bậc từ bỏ do. Cỗ này hoàn toàn có thể được phân tách bóc theo các bạn dạng dịch, phép quay và rung của phân tử. Chuyển động trung tâm trọng lượng của tổng thể phân tử chỉ chiếm 3 bậc từ do. Ngoại trừ ra, phân tử tất cả hai chuyển phiên al độ chuyển động và một chế độ rung. Các phép quay xẩy ra xung quanh nhị trục vuông góc với mặt đường thẳng giữa hai nguyên tử. Vòng quay xung quanh link nguyên tử nguyên tử không phải là 1 trong vòng quay vật dụng lý. Điều này sở hữu lại, cho 1 phân tử diatomic, một sự phân hủy của:

N = 6 = 3 + 2 + 1. Displaystyle N=6=3+2+1.


*

Đối với một phân tử chung, phi tuyến tính, toàn bộ ba nấc độ tự do quay được xem xét, dẫn đến sự phân hủy:

3 N = 3 + 3 + ( 3 N − 6 ) displaystyle 3N=3+3+(3N-6)


*

có nghĩa rằng một nguyên tử N tất cả 3N − 6 độ tự do rung động mang đến N > 2. Vào trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như những phân tử lớn bị hấp phụ, nấc độ tự do quay rất có thể chỉ số lượng giới hạn ở một.

Như đã định nghĩa ở trên, bạn ta cũng có thể đếm độ tự do bằng cách sử dụng số lượng tọa độ tối thiểu quan trọng để hướng dẫn và chỉ định một vị trí. Điều này được tiến hành như sau:

Đối với một hạt đơn, chúng ta cần 2 tọa độ trong mặt phẳng 2d để xác định vị trí của chính nó và 3 tọa độ trong không khí 3 chiều. Vì vậy mức độ thoải mái của nó trong không khí 3 chiều là 3.Đối với cùng một cơ thể bao hàm 2 hạt (ví dụ: một phân tử diatomic) trong không khí 3 chiều với khoảng cách không đổi giữa chúng (giả sử d) chúng ta có thể hiển thị (bên dưới) mức độ tự do của nó là 5.

Giả sử một hạt trong khung người này bao gồm tọa độ (x1, y1, z1) và hạt kia gồm tọa độ (x2, y2, z2) with z2 với z2 chưa biết. Áp dụng bí quyết cho khoảng cách giữa nhị tọa độ

d = ( x 2 − x 1 ) 2 + ( y 2 − y 1 ) 2 + ( z 2 − z 1 ) 2 displaystyle d=sqrt (x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2


*

dẫn mang đến một phương trình với 1 ẩn số, vào đó chúng ta có thể giải mang đến z2. Trong những x1, x2, y1, y2, z1, hoặc z2 có thể không xác định.

Trái cùng với định lý vật dụng cổ điển, ở ánh nắng mặt trời phòng, chuyển động rung của các phân tử thường góp phần không đáng chú ý vào công suất nhiệt. Điều này là do các mức độ tự do thoải mái này bị ngừng hoạt động vì khoảng cách giữa những giá trị riêng tích điện vượt quá tích điện tương ứng với sức nóng độ môi trường xung quanh (kBT). Trong bảng sau đây, mức độ tự do như vậy bị coi vơi vì tác động thấp của chúng so với tổng năng lượng. Sau đó, chỉ tất cả mức độ tự do thoải mái tịnh tiến với quay vòng đóng góp, với con số bằng nhau, xác suất công suất nhiệt. Đây là vì sao tại sao γ=5/3 cho các khí một nguyên tử cùng γ=7/5 cho những khí hai nguyên tử tại ánh nắng mặt trời phòng.

Tuy nhiên, ở ánh sáng rất cao, theo thứ tự của ánh nắng mặt trời rung (Θvib), hoạt động rung động rất có thể được quăng quật qua.

Xem thêm: Nghĩa Của Từ Vendor Nghĩa Là Gì ? Mắt Xích Quan Trọng Trong Chuỗi Cung Ứng

Tham khảo

^ a
ă

Reif, F. (2009). Fundamentals of Statistical và Thermal Physics. Long Grove, IL: Waveland Press, Inc. Tr. 51. ISBN 1-57766-612-7.^ Waldmann, Thomas; Klein, Jens; Hoster, Harry E.; Behm, R. Jürgen (2013). “Stabilization of Large Adsorbates by Rotational Entropy: A Time-Resolved Variable-Temperature STM Study”. ChemPhysChem. 14 (1): 162–9. Doi:10.1002/cphc.201200531. PMID 23047526.

*

Lấy trường đoản cú “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Bậc_tự_do_(lý_hóa)&oldid=64385690”