Derajat Kebebasan
Definisi Dalam fisika fisika,, deraja derajatt kebeba kebebasan san suatu suatu sistem sistem merup merupaka akan n deskri deskripsi psi formal formal dari parameter parameter yang berkontribus berkontribusii untuk untuk keadaan keadaan dari sistem fisika. Juga bisa didefinisikan sebagai suatu angka minimum yang diperl diperluka ukan n untuk untuk menent menentuka ukan n koord koordina inatt posisi posisi suatu suatu partik partikel el atau atau sistem partikel. Dalam mekanika, partikel titik dapat bergerak secara bebas tiga arah dalam ruang. Dengan demikian, momentum suatu partikel terdiri atas tiga komponen, masing-masing disebut derajat kebe kebeba basa san. n. Suat Suatu u sist sistem em terd terdir irii atas atas N part partik ikel el beba bebass sehi sehing ngga ga memiliki total derajat kebebasan 3N. Demikian juga dalam mekanika statistik , der derajat ajat kebe ebebasa basan n adal adalah ah angk ngka skalar tung tungga gall yang yang meng mengga gamb mbar arka kan n kead keadaa aan n mikr mikro o suat suatu u sist sistem em.. Spes Spesif ifik ikas asii semu semuaa keadaa keadaan n mikro mikro sistem sistem adalah adalah suatu suatu titik titik dalam dalam ruang ruang fasa fasa sistem sistem.. Deraja Derajatt kebeba kebebasan san yang yang diguna digunakan kan tidak tidak bergan bergantun tung g pada pada variab variabel el lain. lain. Sebaga Sebagaii contoh contoh,, dalam dalam model model rantai rantai ideal 3D, dua sudut yang yang diperlukan untuk menjelaskan masing-masing orientasi monomer.
Gas diatomic
Dalam ruang tiga dimensi, tiga derajat kebebasan berkaitan dengan suatu mekanika partikel. Molekul gas diatomik memiliki 6 derajat kebebasan dalam bentuk translasi, rotasi, dan vibrasi molekul. Pergerakan massa inti menyumbang 3 derajat kebebasan dan molekul meiliki satu vibrasi dan dua rotasi sudut gerak. Rotasi terjadi disekitar dua sumbu yang saling tegak lurus diantara dua atom. Rotasi disekitar ikatan atom-ato tidak dihitung. Untuk molekul diatom menghasilkan: 3N = 6 = 3 + 1 + 2. Untuk molekul dengan jumlah atom N > 2, dianggap memiliki 3 rotasi derajat kebebasan. 3 N = 3 + 3 + (3 N - 6) dengan molekul N-atom memiliki 3 N - 6 vibrasi derajat kebebasan untuk N > 2. Selain itu, menghitung derajat kebebasan dapat juga menggunakan nilai minimum koordinat yang diperlukan untuk menentukan posisi. Hal ini dilakukan sebagai berikut: 1. Untuk partikel tunggal diperlukan 2 koordinat pada bidang 2D untuk menentukan posisinya dan derajat kaebebasan pada bidang 3-D adalah 3. 2. Untuk sistem yang terdiri atas 2 partikel (molekul diatomik) pada bidang 3-D dengan jarak konstan (d) memiliki derajat kebebasan 5. Satu partikel memiliki koordinat (x 1,y1,z1) dan koordinat lainnya (x 2) dan (y2). Persamaan untuk jarak antara 2 koordinat atom ( ) diperoleh nilai yang mengandung (z 2). (Catatan:x1, x2, y1, y2, z1, atau z2 bisa aja tidak diketahui.) Berlawanan dengan teorema equipartisi klasik, pada gerak vibrasi molekul biasanya kapasitas suhu dapat diabaikan. Hal ini menyebabkan derajat kebebasan dibekukan karena jarak antara energi nilai eigen melebihi
energi yang sesuai dengan suhu lingkungan (kT). Dalam tabel berikut derajat kebebasan diabaikan karena efeknya yang kecil terhadap energi total. Namun, pada suhu yang sangat tinggi derajat kebebasan tidak bisa diabaikan.
Monatomik
Posisi (x, y and z) Rotasi (x, y and z) Vibrasi Total
3 0 0 3
Molekul linear 3 2 3N - 5 3N
Non-Linear molekul 3 3 3N - 6 3N
