derajat kebebasan & teorema ekipirtasi

FISIKA

DERAJAT KEBEBASAN

DAN

TEOREMA EKIPARTISI ENERGI

Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teoremaekipartisi energi adalah setiap cara bebas yang dapatdigunakan oleh partikel untuk menyerap energi. Oleh karenaitu, setiap molekul dengan f sebagai derajat kebebasanakan memiliki energi rata-rata:

EK= f ( ½ kT)

EK = Energi Kinetik ( J )f =derajat kebebasank = Konstanta Boltzmann (k = 1,38 x 10-23 J/K)T = Suhu atau temperatur mutlak molekul gas ideal (K)

1) Gas Monoatomik

Derajat Kebebasan Molekul Gas Monoatomik hanya melakukan gerak translasi saja. Karena hanya melakukan gerak translasi saja, maka molekul gas monoatomik mempunyai3derajat kebebasan (f = 3). EK untuk setiap molekul gas monoatomik adalah:

EK=3 ( ½ kT)2) Gas Diatomika. Molekul gas diatomik pada suhu rendah (±250K)

melakukan gerak translasi dengan komponen energi kinetik ½ mvx2, ½ mvy

2, dan ½

mvz2, sehingga memiliki tiga derajat kebebasan. EK untuk setiap molekul gas diatomik pada suhu

rendah adalah :

EK=3 ( ½ kT)

b. Molekul gas diatomik pada suhu sedang (±500K) melakukan gerak translasi (Ekx, Eky, dan Ekz) dan gerak rotasi (Eky dan Ekz ), sehingga

memiliki 5 derajat kebebasan (f = 5). EK untuk setiap molekul gas diatomik adalah :

EK=5 ( ½ kT)

c. Molekul gas diatomik pada suhu tinggi (±1.000K) melakukan gerak translasi (Ekx, Eky, dan Ekz) gerak rotasi (Eky dan Ekz ),

dan gerak vibrasi (Ek dan Ep), sehingga memiliki 7 derajat kebebasan (f = 7). EK

untuk setiap molekul gas diatomik adalah :

EK=7 ( ½ kT)

d. Energi dalam gas ideal poliatomikmerupakan jumlah total EK translasi, EK rotasi dan EK vibrasi molekul-

molekul gas ideal poliatomik. memiliki 7 derajat kebebasan (f = 7), EK untuksetiap molekul gas poliatomik adalah :

EK=7 ( ½ kT)