本节将在此基础上，通过与实验检测值的比较，得到能量均分定律,处于平衡态的理想二氧化碳每位分子的平均平动动能为从理想二氧化碳热运动无择优取向知kT由第一章晓得这说明在理想二氧化碳中，x、y、z三个方向的平均平动动能都均分kT一、自由度与自由度数分子的热运动除平动外，还有转动和分子内原子间的震动。双原子分子、多原子分子及单原子分子之间的差异。单原子、双原子、多原子理想二氧化碳潜热的差别，在于它们的分子结构各不相同，必需引用热学中自由度这一概念。自由度的定义：描述一个物体在空间的位置所需的独立坐描述一个物体在空间的位置所需的独立座标称为该物体的自由度标称为该物体的自由度。。决定一个物体在空间的位置所需的独立坐决定一个物体在空间的位置所需的独立座标数称为自由度数标数称为自由度数。你们晓得，确定一个质点的空间位置需三个独立座标，故自由度数是3个。一个质心作定点转动时的转动自由度数为一个刚性多原子分子既在空间平动又作转动，确定空间位置就需六个独立座标，它的自由度数是六个。双原子分子本身很像一个杠铃，每位原子的质量都集中在直径为10-1510-10其直径之比为10-1510-1010-5由于转动力矩与回转直径平方成反比，，所以转动力矩之比为10-10倍。
转动角速率相同时的转动能量之比也是10-10倍。故双原子分子绕中心轴转动自由度毋须考虑,刚性双原子分子的自由度数为三个平动自由度两个转动自由度。非刚性双原子分子有一个沿两刚体联线震动的震动自由度，其自由度总量为六个。分子中的所有原子都在一条联心线上的分子称为称为线型分子,它的转动自由度也只有两个。单原子分子只有三个平动自由度双原子分子的自由度数最多可以有6个。由此可恐怕到由此可恐怕到，，NN个原子组成的多原子分个原子组成的多原子分子子，，其自由度数最多为其自由度数最多为33NN个个。。在这在这33NN自由度中自由度中，，有三个有三个（（整体整体））平动平动、、三个三个（（整体整体））转动及转动及个震动自由度个震动自由度。。二、能量均分定律每一自由度均分到kT平均动能。若将这一规律推广到转动和震动自由度中，觉得每一转动及震动自由度也均分kT再考虑到刚性分子无震动自由度这一点，对照表2.2中的一些数据,kT能量均分定律是指每位分子的每一个自由度均分kT平均动能。能量均分定律（玻尔兹曼假定）——处于室温处于室温的平衡态的二氧化碳中，分子热运动平均动能的平衡态的二氧化碳中，分子热运动平均动能平均分配到每一个分子的每一个自由度上，平均分配到每一个分子的每一个自由度上，每一个分子的每一个自由度的平均动能都是每一个分子的每一个自由度的平均动能都是kTkT表2.2在0时几种二氧化碳、CO、NO、HCl二氧化碳属刚性双原子分子二氧化碳，发觉常温下分子平均动能为二氧化碳属刚性的多原子分子二氧化碳，它们有三个平动、三个转动自由度，因此单原子二氧化碳单原子N1.491.551.501.471.511.49双原子二氧化碳2.532.552.492.492.573.02多原子二氧化碳CO3.243.013.164.016.173.42震动能量的能量均分:对于震动能量，除动能外，还有因为原子间相对位置变化形成的震动势能。
因为分子中的原子所进行的震动都是振幅特别小的微震动，可把它看作简谐震动。简谐震动在一个周期内平均动能和平均势能相等。所以每位震动自由度均分每位震动自由度均分kTkT//22的动能的动能，，还有还有kTkT//22的势能的势能。。分子自由度平动转动每位分子的平均动能几点说明:(1)能量均分定律只适用于平衡态系统。（2）能量均分定律本质上是关于热运动的统计规律分子热运动的实验，是对大量统计平均所得结果，这可以借助统计数学严格证（3）能量均分定律除了适用于理想二氧化碳，通常也可用于液体和固体。（4）对于二氧化碳，能量按自由度均分是借助分子间的大量的无规碰撞来实现的；对于液体和固体，能量均分则是通过分子间很强的互相作用来实现的。三、理想二氧化碳的内能理想二氧化碳的内能：分子动能和分子内原子间的势能之mol理想二氧化碳的内能理想二氧化碳的内能RT体温的某过程中吸收的热量，则物体在该过程中的潜热C定义为潜热是：物体下降或减少单位气温所吸收或放出的热量。（一）潜热（二）理想二氧化碳潜热与理想二氧化碳内能单原子理想二氧化碳只有热运动平动动能，没有势能。每一分子的热运动平均平动动能理想二氧化碳的总动能就是内能在等体过程中不作功，所吸收热量就等于内能降低，即dQdU故摩尔内能为(3/2)RT单原子理想二氧化碳的定体摩尔潜热表2.2在0时几种二氧化碳的实验值单原子二氧化碳单原子N1.491.551.501.471.511.49双原子二氧化碳2.532.552.492.492.573.02多原子二氧化碳CO3.243.013.164.016.173.42可见,单原子二氧化碳He,Ne,Ar,Kr,Xe差不多为3R/2。
双原子二氧化碳H差不多为5R/2。多原子二氧化碳CO差不多为6R/2。五、经典理论的缺陷甲烷定体潜热随气温的变化关系曲线转动自由度冻结或解冻震动自由度解一切精典理论对此都难以解释，这需利用量子理论。关键是转动动能与震动动能并不能连续变化，而是分基态的，即能量是量子化的。只能依靠于量子理论，能够对二氧化碳的潜热进行比较满意的解释。1.振动能对热阻的影响n，震动量子数，h=6.63x10-34JS(焦耳秒），v震动频度。hv=10k，二氧化碳气温几十K时，动能也只有几十K，在碰撞时就不可能是振动能发生变化。开时由量子过渡到精典对热阻影响小。在几十动能分子热运动的实验，在室温为几开时，转约等于几十转矩。为两原子绕刚体的转动为转动量子数，对于多原子二氧化碳，情形是类似的。有时因为分子的震动频度低，在温度下震动能多潜热已有影响。