La loi de l'équipement de l'énergie stipule que dans un système en équilibre thermique, l'énergie moyenne de chaque degré de liberté est 1/2 kt , où:
* k est la constante de Boltzmann (environ 1,38 x 10⁻²³ J / K)
* t est la température absolue à Kelvin
degrés de liberté Reportez-vous aux façons indépendantes dont une molécule peut stocker l'énergie. Ceux-ci peuvent être:
* Translation: Mouvement en trois dimensions (x, y, z)
* rotation: Rotation autour de trois axes (pour les molécules non linéaires)
* vibrationnel: Oscillations des atomes dans la molécule
Points clés:
* s'applique aux systèmes en équilibre thermique: Le système doit être dans un état d'équilibre où l'énergie est répartie uniformément entre toutes les particules.
* Énergie moyenne: La loi décrit l'énergie moyenne par degré de liberté, et non l'énergie exacte d'une seule molécule.
* Mécanique classique: Le théorème de l'équipement est basé sur la mécanique classique et suppose que l'énergie est continue.
* Limitations: La loi ne tient pas pour des températures très basses où les effets quantiques deviennent significatifs.
Exemple:
Une molécule diatomique a 5 degrés de liberté:3 translation, 2 rotation. Selon le théorème de l'équipement, l'énergie moyenne de la molécule est (5/2) kt.
Implications pratiques:
* Capacité de chaleur spécifique: Le théorème de l'équipement peut expliquer la capacité thermique spécifique des gaz et des solides.
* Mécanique statistique: Il joue un rôle crucial dans la compréhension du comportement statistique des systèmes en équilibre thermique.
* Comprendre le mouvement moléculaire: L'équipartition de l'énergie nous aide à comprendre comment l'énergie est distribuée entre différents types de mouvement moléculaire.
Il est important de noter que la loi de l'équipartition de l'énergie est une loi statistique. Il est vrai en moyenne mais les molécules individuelles peuvent avoir des énergies différentes.
