חוק החלוקה השווה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

בפיזיקה סטטיסטית, חוק החלוקה השווה (equipartition theorem) הוא חוק פיזיקלי האומר כי האנרגיה הפנימית במערכת מתחלקת באופן שווה בין כל דרגות החופש הריבועיות.

האנרגיה הממוצעת לכל דרגת חופש:

 \langle U \rangle= \frac{1}{2} K_B T

כאשר T הטמפרטורה של המערכת ו- \ K_B קבוע בולצמן.

דרגת חופש ריבועית היא דרגה שבה האנרגיה תלויה בגודל המשתנה בריבוע (לדוגמה, אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ, אנרגיה קינטית של גוף התלויה במהירות שלו באחד הצירים).

תרמודינמיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בתרמודינמיקה, האנרגיה הפנימית במערכת מקיים את חוק החלוקה השווה. קיימים 3 סוגי אנרגיה כאלו:

  • אנרגיית תנועה קווית - E=1/2mv^2
  • אנרגיית רוטציה - E=1/2 I w^2
  • אנרגיית ויברציה - E=1/2kx^2

דוגמה:
אם נסתכל על גז אידאלי מונו-אטומי במרחב תלת ממדי, לכל אטום יש 3 דרגות חופש (3 כיווני תנועה). מחוק החלוקה השווה ניתן לדעת כי האנרגיה הממוצעת לאטום תהיה:  \langle U \rangle=3\cdot \frac{1}{2} K_B T
לעומת זאת, לגז אידאלי דו-אטומי במרחב תלת-ממדי, לכל אטום יש 5 דרגות חופש (3 כיווני תנועה + רוטציה + ויברציה). מחוק החלוקה השווה נקבל:
 \langle U \rangle=5\cdot \frac{1}{2} K_B T

P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.