自由度とエネルギー

質問

統計力学では理想気体など多くの場合エネルギーは、（自由度×ボルツマン定数×温度）÷２で与えられます。これは計算すると当然そうなるのはわかるのですが、質量やばね定数などのパラメーターに依存しないのが不思議です。その理由は物理的にはどのように解釈すればよいのでしょうか？

回答No.1

m_ik_e · ベストアンサー

理想気体の定義は
分子間の相互作用を無視することのできる気体
です。

この時点で、ばね定数(気体では分子間の結合力に関係して使いますよね？)は無視しちゃいます

また、今回使っている“エネルギー”とは“内部エネルギー”のことですよね?
内部エネルギーの定義は
気体分子全体の重心運動、重力によるポテンシャルエネルギーを差し引いたもの
です。

これで、質量mの関係する部分も無視されちゃいます。

物理的に考えるのでなく、定義上で吹っ飛ばされたためで、もちろんこの理想気体が外部に仕事したり等の状況によっては質量mを必要とすることもあります。

お礼

回答ありがとうございます。結局ｍやｋに関係する相互作用の項が存在しないから依存しないという当たり前のことですよね。