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Lexikon der Chemie: Freiheitsgrad

Freiheitsgrad, 1) die Anzahl der frei wählbaren, voneinander unabhängigen Koordinaten, die zur eindeutigen Festlegung der räumlichen Lage eines Systems von Massenpunkten (z. B. Atomen) erforderlich sind. Jede Bedingungsgleichung, die räumliche Beziehungen zwischen den Massenpunkten fixiert, z. B. in Form eines starren Bindungsabstandes, reduziert die Anzahl der äußeren F.

Die Anzahl der F. spielt eine wichtige Rolle in der statistischen Thermodynamik, bei der Berechnung von molaren Wärmekapazitäten oder von Zustandssummen. Ein Atom hat 3 F. der Translation, im System von N Atomen folglich 3N Translationsfreiheitsgrade. Vereinigen sich die N Atome zu einem Molekül, so hat dieses als Ganzes nur noch 6 äußere F. der Rotation. Die übrigen 3N – 6 F. sind innere F. der Schwingungsbewegung der Molekülbausteine gegeneinander.

2) in der Gleichgewichtsthermodynamik die Anzahl der frei wählbaren Parameter, z. B. Temperatur, Druck, Zusammensetzung, durch die der Zustand eines makroskopischen Systems festgelegt wird. Die Anzahl dieser F. wird durch das Phasen-
gesetz von Gibbs festgelegt.

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