какими видами механической энергии обладают молекулы вещества вследствие своего движения?

Ответ: молекулы обладают несколькими видами механической (кинетической) энергии, связанной с их движением и движением внутри молекулы.

• Поступательная (центр-массовая) кинетическая энергия: энергия движения всей молекулы как твердого тела через пространство. Энергия E_trans = (1/2) M v_cm^2.
• Вращательная кинетическая энергия: энергия вращения молекулы вокруг своих осей. Для нелинейной молекулы сумма по моментам инерции; для линейной молекулы — другая доля. В классической теории часто описывается как E_rot = (1/2) ∑ I_i ω_i^2.
• Колебательная энергия: энергия колебаний внутри молекулы (растяжения/сжатия связей). Включает и кинетическую часть колебаний частиц внутри молекулы, и потенциальную часть восстановления связей (часто выражается как сумма по нормальным модам: E_vib = Σ (1/2 m_j ṙ_j^2 + 1/2 k_j q_j^2); в термодинамике часто приводится в виде сумм по модам ν_j: E_vib ≈ Σ hν_j (n_j + 1/2)).

Примечание: участие этих видов энергии зависит от типа молекулы и температуры. Для монокатионной молекулы может быть меньше активных вращательных/колебательных степеней свободы при низких температурах; при возрастании температуры возбуждаются колебания и вращения.