Lagen om utrustning av energi säger att i ett system i termisk jämvikt är den genomsnittliga energin för varje frihetsgrad 1/2 kt , var:
* k är Boltzmann -konstanten (cirka 1,38 x 10⁻²³ J/k)
* t är den absoluta temperaturen i Kelvin
grader av frihet Se de oberoende sätten på vilka en molekyl kan lagra energi. Dessa kan vara:
* Translational: Rörelse i tre dimensioner (x, y, z)
* rotation: Rotation runt tre axlar (för icke-linjära molekyler)
* vibration: Svängningar av atomer i molekylen
Nyckelpunkter:
* gäller system i termisk jämvikt: Systemet måste vara i ett stabilt tillstånd där energi är jämnt fördelad mellan alla partiklar.
* Genomsnittlig energi: Lagen beskriver den genomsnittliga energin per frihetsgrad, inte den exakta energin för en enda molekyl.
* klassisk mekanik: Utrustningsteoremet är baserad på klassisk mekanik och antar att energi är kontinuerlig.
* Begränsningar: Lagen har inte för mycket låga temperaturer där kvanteffekter blir betydande.
Exempel:
En diatomisk molekyl har 5 grader av frihet:3 translationella, 2 roterande. Enligt utrustningssatsen är molekylens genomsnittliga energi (5/2) kt.
Praktiska konsekvenser:
* Specifik värmekapacitet: Utrustningsteoremet kan förklara den specifika värmekapaciteten för gaser och fasta ämnen.
* Statistisk mekanik: Det spelar en avgörande roll för att förstå systemets statistiska beteende i termisk jämvikt.
* Förstå molekylär rörelse: Equipartition of Energy hjälper oss att förstå hur energi distribueras mellan olika typer av molekylrörelse.
Det är viktigt att notera att lagen om utrustning av energi är en statistisk lag. Det gäller i genomsnitt men enskilda molekyler kan ha olika energier.
