本節(jié)將在此基礎(chǔ)上，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)值的比較，得到能量均分定律,處于平衡態(tài)的理想二氧化碳每位分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為從理想二氧化碳熱運(yùn)動(dòng)無(wú)擇優(yōu)取向知kT由第一章曉得這說(shuō)明在理想二氧化碳中，x、y、z三個(gè)方向的平均平動(dòng)動(dòng)能都均分kT一、自由度與自由度數(shù)分子的熱運(yùn)動(dòng)除平動(dòng)外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)和分子內(nèi)原子間的震動(dòng)。雙原子分子、多原子分子及單原子分子之間的差異。單原子、雙原子、多原子理想二氧化碳潛熱的差別，在于它們的分子結(jié)構(gòu)各不相同，必需引用熱學(xué)中自由度這一概念。自由度的定義：描述一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐描述一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立座標(biāo)稱為該物體的自由度標(biāo)稱為該物體的自由度。。決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立座標(biāo)數(shù)稱為自由度數(shù)標(biāo)數(shù)稱為自由度數(shù)。你們曉得，確定一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的空間位置需三個(gè)獨(dú)立座標(biāo)，故自由度數(shù)是3個(gè)。一個(gè)質(zhì)心作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度數(shù)為一個(gè)剛性多原子分子既在空間平動(dòng)又作轉(zhuǎn)動(dòng)，確定空間位置就需六個(gè)獨(dú)立座標(biāo)，它的自由度數(shù)是六個(gè)。雙原子分子本身很像一個(gè)杠鈴，每位原子的質(zhì)量都集中在直徑為10-1510-10其直徑之比為10-1510-1010-5由于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與回轉(zhuǎn)直徑平方成反比，，所以轉(zhuǎn)動(dòng)力矩之比為10-10倍。
轉(zhuǎn)動(dòng)角速率相同時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)能量之比也是10-10倍。故雙原子分子繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度毋須考慮,剛性雙原子分子的自由度數(shù)為三個(gè)平動(dòng)自由度兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。非剛性雙原子分子有一個(gè)沿兩剛體聯(lián)線震動(dòng)的震動(dòng)自由度，其自由度總量為六個(gè)。分子中的所有原子都在一條聯(lián)心線上的分子稱為稱為線型分子,它的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度也只有兩個(gè)。單原子分子只有三個(gè)平動(dòng)自由度雙原子分子的自由度數(shù)最多可以有6個(gè)。由此可恐怕到由此可恐怕到，，NN個(gè)原子組成的多原子分個(gè)原子組成的多原子分子子，，其自由度數(shù)最多為其自由度數(shù)最多為33NN個(gè)個(gè)。。在這在這33NN自由度中自由度中，，有三個(gè)有三個(gè)（（整體整體））平動(dòng)平動(dòng)、、三個(gè)三個(gè)（（整體整體））轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)及個(gè)震動(dòng)自由度個(gè)震動(dòng)自由度。。二、能量均分定律每一自由度均分到kT平均動(dòng)能。若將這一規(guī)律推廣到轉(zhuǎn)動(dòng)和震動(dòng)自由度中，覺(jué)得每一轉(zhuǎn)動(dòng)及震動(dòng)自由度也均分kT再考慮到剛性分子無(wú)震動(dòng)自由度這一點(diǎn)，對(duì)照表2.2中的一些數(shù)據(jù),kT能量均分定律是指每位分子的每一個(gè)自由度均分kT平均動(dòng)能。能量均分定律（玻爾茲曼假定）——處于室溫處于室溫的平衡態(tài)的二氧化碳中，分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的平衡態(tài)的二氧化碳中，分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能平均分配到每一個(gè)分子的每一個(gè)自由度上，平均分配到每一個(gè)分子的每一個(gè)自由度上，每一個(gè)分子的每一個(gè)自由度的平均動(dòng)能都是每一個(gè)分子的每一個(gè)自由度的平均動(dòng)能都是kTkT表2.2在0時(shí)幾種二氧化碳、CO、NO、HCl二氧化碳屬剛性雙原子分子二氧化碳，發(fā)覺(jué)常溫下分子平均動(dòng)能為二氧化碳屬剛性的多原子分子二氧化碳，它們有三個(gè)平動(dòng)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，因此單原子二氧化碳單原子N1.491.551.501.471.511.49雙原子二氧化碳2.532.552.492.492.573.02多原子二氧化碳CO3.243.013.164.016.173.42震動(dòng)能量的能量均分:對(duì)于震動(dòng)能量，除動(dòng)能外，還有因?yàn)樵娱g相對(duì)位置變化形成的震動(dòng)勢(shì)能。
因?yàn)榉肿又械脑铀M(jìn)行的震動(dòng)都是振幅特別小的微震動(dòng)，可把它看作簡(jiǎn)諧震動(dòng)。簡(jiǎn)諧震動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)平均動(dòng)能和平均勢(shì)能相等。所以每位震動(dòng)自由度均分每位震動(dòng)自由度均分kTkT//22的動(dòng)能的動(dòng)能，，還有還有kTkT//22的勢(shì)能的勢(shì)能。。分子自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)每位分子的平均動(dòng)能幾點(diǎn)說(shuō)明:(1)能量均分定律只適用于平衡態(tài)系統(tǒng)。（2）能量均分定律本質(zhì)上是關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分子熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，是對(duì)大量統(tǒng)計(jì)平均所得結(jié)果，這可以借助統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)嚴(yán)格證（3）能量均分定律除了適用于理想二氧化碳，通常也可用于液體和固體。（4）對(duì)于二氧化碳，能量按自由度均分是借助分子間的大量的無(wú)規(guī)碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)的；對(duì)于液體和固體，能量均分則是通過(guò)分子間很強(qiáng)的互相作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三、理想二氧化碳的內(nèi)能理想二氧化碳的內(nèi)能：分子動(dòng)能和分子內(nèi)原子間的勢(shì)能之mol理想二氧化碳的內(nèi)能理想二氧化碳的內(nèi)能RT體溫的某過(guò)程中吸收的熱量，則物體在該過(guò)程中的潛熱C定義為潛熱是：物體下降或減少單位氣溫所吸收或放出的熱量。（一）潛熱（二）理想二氧化碳潛熱與理想二氧化碳內(nèi)能單原子理想二氧化碳只有熱運(yùn)動(dòng)平動(dòng)動(dòng)能，沒(méi)有勢(shì)能。每一分子的熱運(yùn)動(dòng)平均平動(dòng)動(dòng)能理想二氧化碳的總動(dòng)能就是內(nèi)能在等體過(guò)程中不作功，所吸收熱量就等于內(nèi)能降低，即dQdU故摩爾內(nèi)能為(3/2)RT單原子理想二氧化碳的定體摩爾潛熱表2.2在0時(shí)幾種二氧化碳的實(shí)驗(yàn)值單原子二氧化碳單原子N1.491.551.501.471.511.49雙原子二氧化碳2.532.552.492.492.573.02多原子二氧化碳CO3.243.013.164.016.173.42可見(jiàn),單原子二氧化碳He,Ne,Ar,Kr,Xe差不多為3R/2。
雙原子二氧化碳H差不多為5R/2。多原子二氧化碳CO差不多為6R/2。五、經(jīng)典理論的缺陷甲烷定體潛熱隨氣溫的變化關(guān)系曲線轉(zhuǎn)動(dòng)自由度凍結(jié)或解凍震動(dòng)自由度解一切精典理論對(duì)此都難以解釋，這需利用量子理論。關(guān)鍵是轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與震動(dòng)動(dòng)能并不能連續(xù)變化，而是分基態(tài)的，即能量是量子化的。只能依靠于量子理論，能夠?qū)Χ趸嫉臐摕徇M(jìn)行比較滿意的解釋。1.振動(dòng)能對(duì)熱阻的影響n，震動(dòng)量子數(shù)，h=6.63x10-34JS(焦耳秒），v震動(dòng)頻度。hv=10k，二氧化碳?xì)鉁貛资甂時(shí)，動(dòng)能也只有幾十K，在碰撞時(shí)就不可能是振動(dòng)能發(fā)生變化。開(kāi)時(shí)由量子過(guò)渡到精典對(duì)熱阻影響小。在幾十動(dòng)能分子熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，在室溫為幾開(kāi)時(shí)，轉(zhuǎn)約等于幾十轉(zhuǎn)矩。為兩原子繞剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)量子數(shù)，對(duì)于多原子二氧化碳，情形是類似的。有時(shí)因?yàn)榉肿拥恼饎?dòng)頻度低，在溫度下震動(dòng)能多潛熱已有影響。