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Unter innerer Energie U eines Stoffes versteht man die gesamte Energie der N Moleküle im Volumen V. Sie setzt sich zusammen aus potenzieller und kinetischer Energie (Translations-, Rotations- und Schwingungsenergie).
Für die mittlere Energie eines Moleküls gilt: 
mit f Freiheitsgrade, k Boltzmann-Konstante.
Für die innere Energie eines Stoffes mit N Molekülen (Stoffmenge
) erhält
man also
Für die Zahl der Freiheitsgrade gilt
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Energie |
Anzahl der Freiheitsgrade |
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Translation |
3 |
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Rotation |
nichtlineare Moleküle |
3 |
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lineare Moleküle |
2 |
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Vibration |
je Molekülschwingung |
2 |
Die Freiheitsgrade eines Moleküls ergeben sich als Summe der Translations-, Rotations- und Vibrationsfreiheitsgrade:
Damit ergibt sich für ein
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einatomiges Gas: |
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3 Translations-Freiheitsgrade |
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zweiatomiges Gas |
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3 Translations-Freiheitsgrade |
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| Qualitativer Temperaturverlauf der molaren Wärmekapazität bei konstantem Volumen von Wasserstoff. Die Gleichungen gelten erst bei hohen Temperaturen. |
Wichtig: Dies stimmt nur bei mittleren Temperaturen, etwa bei Zimmertemperatur (siehe Bild)!
Experiment: Freiheitsgrade
© Universität Würzburg, Tilo Hemmert 2000
