Маърузачи: Физика ўқитувчиси Дусмуратов Мансур Байсоатович

IV. Erkinlik darajasi haqida tushuncha. Turli moddalar molekulalari kinetik energiyasining erkinlik darajalari bo‘yicha taqsimlanishi.
Harakatlanayotgan jism to‘xtaganda mexanik energiya ichki energiyaga aylanadi deb ko‘p eshitganmiz. Yo‘lning ishqalanish kuchi va muhitning qarshilik kuchlari ta’sirida ham mexanik energiya ichki energiyaga aylanishini bilamiz. Xo‘sh, ichki energiyaning o‘zi nima ekan? Bu savolga javob berishdan oldin atom va molekulalar kinetik energiyasining erkinlik darajaga bog‘liqligi bilan tanishib olaylik.
Kinetik energiya ilgarilanma, aylanma va tebranma harakat kinetik energiyalarining yig‘indisidan iboratdir. Absalyut 0 K temperaturaga erishishning iloji bo‘lmagani uchun atom va molekulalarni harakatdan mutlaqo to‘xtatib qo‘yishning ham iloji yo‘q. Demak, atom va molekulalar har doim kinetik energiyaga ega bo‘lar ekan. Hisoblarning ko‘rsatishicha atom va molekulalarning kinetik energiyasi erkinlik darajasi deb ataladigan kattalikka bog‘liq bo‘lar ekan.
Molekulalarning harakati va uning fazodagi o‘rnini aniqlash uchun lozim bo‘lgan erkli koordinatalr soni erkinlik darajasi deyiladi. Boshqacha aytganda, erkinlik darajasi – bu molekulaning mustaqil harakatlarini ifodalovchi mustaqil harakat tenglamalar sonidir.
Masalan, molekulaning fazodagi ilgarilanma harakatini 3ta mustaqil harakat tenlamasi bilan ifodalash mumkin.
Aytaylik, tekis harakat yoki tekis tezlanuvchan harakat qilayotgan molekulaning harakati uchun
yoki
formulalar orqali ifodalash mumkin. Bu ilgarilanma harakatlariga mos holda energiyalar
bo‘ladi. Demak, ilgarilanma harakat uchun jami 3ta tenglama tuzish mimkin ekan.
Molekulaning fazodagi aylanma harakatini ham 3ta mustaqil harakat tenlamasi bilan ifodalash mumkin.
Aytaylik, tekis aylanma harakat yoki tekis tezlanuvchan harakat qilayotgan molekulaning harakati uchun
yoki
formulalar orqali ifodalash mumkin. Bu ilgarilanma harakatlariga mos holda energiyalar
bo‘ladi. Demak, aylanma harakat uchun jami 3ta tenglama tuzish mimkin ekan.
Va nihoyat, molekulaning fazodagi tebranma harakatini ham 3ta mustaqil harakat tenlamasi bilan ifodalash mumkin.
yoki
formulalar orqali ifodalash mumkin. Bu ilgarilanma harakatlariga mos holda energiyalar
bo‘ladi. Demak, tebranma harakat uchun jami 3ta tenglama tuzish mimkin ekan. Lekin, tebranma harakatni 2 xil tushunish kerak: 1) qattiq jismlarda kristall yacheykalari tugunlarida tebranayotgan molekulani; 2) yuqori temperaturalarda harakatlanayotgan gaz molekulalarining noelastik to‘qnashishlari tufayli molekulani tashkil qilgan atomlarni bog‘lovchi bog‘lar bo‘ylab tebranayotgan atomlarni, bunda bitta bog‘da 2 ta atom tebranishda qatnashadi.
Shunday qilib, erkinlik darajasini ilgarilanma iilg, aylanma iayl va tebranma itebr harakatdagi erkinlik darajalariga bo‘lish mumkin. Umumiy erkinlik darajasi ium= iilg+ iayl +2itebr ga teng bo‘ladi.
Erkinlik darajalarining hech biri boshqasidan afzallik va imtiyozga ega emas, ular teng huquqli. Shu bois molekulaning o‘rtacha kinetik energiyasi barcha erkinlik darajalar bo‘yicha teng taqsimlangan bo‘lib, har bir erkinlik darajasiga ½(kT) energiya to‘g‘ri kelar ekan.
Bu tenglama klassik statistik fizikada Bolsman tomonidan isbot qilingan bo‘lib, issiqlik muvozonatida bo‘lgan ko‘p sonli molekulalar sistemasida o‘rinlidir. Bu qonun energiyaning erkinlik darajalari bo‘yicha teng taqsimot qonuni deb yuritiladi.
Molekulaning to‘liq kinetik energiyasini har bir erkinlik darajasiga to‘g‘ri kelgan kinetik energiyalar tashkil etadi.