La legge dell'equipaggiamento dell'energia afferma che in un sistema in equilibrio termico, l'energia media di ciascun grado di libertà è 1/2 kt , Dove:
* K è la costante di Boltzmann (circa 1,38 x 10⁻tan j/k)
* T è la temperatura assoluta in Kelvin
gradi di libertà Fare riferimento ai modi indipendenti in cui una molecola può immagazzinare energia. Questi possono essere:
* traslazionale: Movimento in tre dimensioni (x, y, z)
* Rotazionale: Rotazione attorno a tre assi (per molecole non lineari)
* Vibrazionale: Oscillazioni di atomi all'interno della molecola
Punti chiave:
* si applica ai sistemi in equilibrio termico: Il sistema deve essere in uno stato stazionario in cui l'energia è distribuita uniformemente tra tutte le particelle.
* Energia media: La legge descrive l'energia media per grado di libertà, non l'energia esatta di una singola molecola.
* Meccanica classica: Il teorema dell'equipaggiamento si basa sulla meccanica classica e presuppone che l'energia sia continua.
* Limitazioni: La legge non vale per temperature molto basse in cui gli effetti quantistici diventano significativi.
Esempio:
Una molecola diatomica ha 5 gradi di libertà:3 traslazionale, 2 rotazionale. Secondo il teorema dell'equipaggiamento, l'energia media della molecola è (5/2) KT.
Implicazioni pratiche:
* Capacità termica specifica: Il teorema dell'equipaggiamento può spiegare la capacità termica specifica di gas e solidi.
* Meccanica statistica: Ha un ruolo cruciale nella comprensione del comportamento statistico dei sistemi nell'equilibrio termico.
* Comprensione del movimento molecolare: L'equipaggiamento dell'energia ci aiuta a capire come l'energia è distribuita tra i diversi tipi di movimento molecolare.
È importante notare che la legge dell'equipaggiamento dell'energia è una legge statistica. È vero in media ma le singole molecole possono avere energie diverse.
