serbestlik derecesi

• gaz dinamiğinde, bir gaz molekülünün kaç eksende serbest hareket edebileceğini gösteren birbirinden bağımsız parametrelerdir.
  
  bir gazın izentropik dönüşümlerini belirlemede kullanılan öz ısı oranı^* o gaz molekülünün serbestlik derecesine göre belirlenir. 3 boyutlu uzay, daha önce de belirtildiği gibi 6 serbestlik derecesine sahiptir. bunlar (x,y,z) koordinatlarındaki öteleme ve dönme hareketidir.
  
  bu noktada gama=1+2/f olarak gösterilebilir. f gaz molekülünün serbestlik derecesidir. monatomik soylu gazlarda serbestlik derecesi 3'tür ve gama yaklaşık olarak 1.667'ye eşittir. 3 olmasının nedeni tek atoma sahip bir gazın nokta olarak düşünülmesi nedeniyle uzayda sadece 3 türlü hareket gerçekleştirebilmesidir.
  
  diatomik gazlarda ise serbestlik derecesi 5'tir. bunu iki ucunda yuvarlak kürelerin olduğu bir kalem olarak modellerseniz, 3 serbestlik derecesi 3 eksende öteleme hareketinden, 2 serbestlik derecesi ise çubuğun ağırlık merkezinde dönel hareket etmesinden kaynaklanır. 3. eksenin dönel eksende ihmal edilmesinin nedeni, molekülün eylemsizlik momentinin diğer 2 akstaki dönel harekete göre oldukça düşük kalmasıdır, çünkü bu hareket sadece titreşimlerle iletilebilir. bu yüzden havanın da aralarında kabul edildiği diatomik gazlarda gama 1.4'tür.
  
  molekülün sahip olduğu titreşim aslında sıcaklıkla doğru orantılı olarak artar, çünkü sıcaklık moleküllerin sahip olduğu ortalama kinetik enerjiyi gösteren bir parametredir. bu yüzden 1000 kelvinden yüksek sıcaklıklarda vibrasyonun artan etkisiyle beraber, serbestlik derecesi 6'ya yükselir çünkü moleküler düzlemdeki dönel hareketi ihmal etmek artık mümkün değildir. bu durumda gama yaklaşık olarak 1.333'e düşer. özellikle termodinamik çevrimlerde havanın diatomik yapısından dolayı gama değerini seçerken dikkat etmek gerekir.
  
  3 veya daha fazla sayıda atoma sahip moleküllerde ise eğer lineer bir moleküler geometri söz konusu değilse serbestlik derecesi her zaman 6'ya eşittir. bunun nedeni, molekülün ağırlık merkezinin herhangi 2 molekülün tam ortasından geçme şansının olmaması nedeniyle hiçbir serbestlik derecesinin ihmal edilememesidir.
  
  bu gazlara örnek olarak buhar verilebilir. su bilindiği gibi 2 hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşur. 3 nokta evrende bir düzlem belirteceğinden dolayı bu molekül bir üçgen oluşturur. oksijendeki kovalent bağa katılmayan diğer 2 elektron çiftinin itmesi nedeniyle de doğrusal bir su geometrisi oluşmaz. tepe açısı 104.5 derece olan bir ikizkenar üçgen geometrisi oluşur. bu yüzden sıcaklıktan bağımsız olarak su buharı için serbestlik derecesi her zaman 6, gama ise 1.333 olarak alınmalıdır.
  
  eğer entalpi değerlerinin entropik olarak verili olduğu listeler kullanılmayacaksa, rankine çevriminde bu gama değerine göre işlem yapılmalıdır.