¿Cuál es el grado de libertad?
¿Y qué pasa con el principio de poder compartido?
Si algunas moléculas de gas se liberan en un recipiente cerrado, seguramente las moléculas se moverán dentro de ese recipiente. Las moléculas pueden correr a lo largo, ancho o alto del contenedor. Es decir, la molécula puede moverse en tres dimensiones. El número de grados a lo largo del cual pueden moverse las moléculas de un gas ideal se llama grados de libertad.
Dado que las moléculas de un gas atómico como el helio, el neón, el argón, etc. tienen una sola molécula, podemos pensar en ellas como una bola. Estas bolas pueden moverse libremente en tres dimensiones. Entonces decimos que un gas atómico tiene tres grados de libertad.
Ahora bien, los gases diatómicos como el nitrógeno, el oxígeno, etc. están unidos por dos átomos en una molécula. Como podemos imaginar, dos bolas están unidas por una varilla. Como aquí hay dos átomos conectados, podemos pensar que sus grados de libertad serán tres y seis en total. Pero no lo es. Al estar conectados a través de vínculos, se reducirá un grado entre ambos. Por eso dos átomos individualmente de dos en dos dan un total de cuatro y uno común juntos les dará un total de cinco dimensiones. Entonces los grados de libertad de un gas diatómico serán cinco.
De manera similar, los gases triatómicos tendrán siete grados de libertad en lugar de nueve. La energía a lo largo de un grado de libertad de cualquier molécula o átomo es 1/2.KT. entonces,
- La energía total de una molécula de gas atómico = 3,1/2.KT
- La energía total de las moléculas de gas diatómico = 5,1/2.KT
- La energía total de las moléculas de gas triatómico = 7,1/2.KT
Por tanto, la energía total de las moléculas de gas se distribuye igualmente a lo largo de sus grados de libertad. Se llama principio de poder compartido.
