能量均分定律的内容是什么(能量均分定律的内容是什么和什么)
时间:2022-09-11 00:25:27来源:还有少数人不知道能量均衡定律的内容是什么(内容是什么,能量均衡定律是什么)。那就让小勋说说能量均分定律的内容是什么。
1.在经典统计力学中,均分定理是联系系统温度及其平均能量的基本公式。能量共享定理也叫能量共享定律,能量共享原理,能量共享,或者只是共享。能量共享最初的概念是能量在热平衡中被平均分成各种运动形式;例如,分子平移的平均动能应该等于其旋转的平均动能。
2.能量共享定理可以进行定量预测。类似于等功定理,对于一个给定温度的系统,利用等功定理可以计算出该系统的总平均动能和势能,进而得到该系统的热容量。二分法定理还可以给出能量各个分量的平均值,比如某个特定质点的动能或者弹簧的势能。例如,它预言理想气体中每个粒子的平均动能在热平衡时将是(3/2)kBT,其中kB是玻尔兹曼常数,t是温度。更一般地说,不管它有多复杂,它都适用于任何热平衡的经典体系。能量共享定理可以用来推导经典的理想气体定律和固体比热的杜隆-罗兰定律。也可以用来预测恒星的性质,因为即使考虑相对论效应的影响,这个定理依然成立。
3.虽然均分定理在一定条件下可以对物理现象提供非常精确的预测,但是当量子效应变得显著时(比如在足够低的温度下),基于该定理的预测就变得不精确了。具体来说,当热能kBT小于特定自由度中的量子能级区间时,该自由度中的平均能量和热容量小于均分定理预测的能量和热容量。当热能远小于能级区间时,这样的自由度就被称为“冻结”。比如在低温下,很多种类的运动都是冻结的,所以低温下固体的热容会降低,而不是像最初用均分定理测得的那样保持不变。对于19世纪的物理学家来说,这种热容下降的现象是经典物理学不再正确,需要新物理学的第一个标志。二分法定理在预言电磁波方面的失败(称为“紫外灾变”)导致普朗克提出光本身被量子化为光子,这一革命性的理论对量子力学和量子场论的发展起到了重要的推动作用。
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