【能量按自由度均分定理】

这是能量按分子的各个运动自由度平

均分配的规律。它表明，在热平衡条件下，分子的平均平动动能 3 KT是均

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匀地分配于每一个平动自由度上，每一个平动自由度上都具有相同的平均

动能，其大小都等于 1 KT。这就叫做“能量按自由度均分定理”，简称为

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“能量均分定理”。能量均分定理，也是对大量分子无规则热运动统计平均的结果。对于个别分子来说，它在任一时刻的总动能，完全可能与根据能量均分定理所得出的平均值有很大的差别，而且每一个自由度上的动能

也不见得任何时刻都按自由度均分为 1 KT。但是，如果对同一个分子长时

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间运动情况来进行平均，其结果就会符合能量均分定理。也可在某一时刻， 对大量分子的运动求平均，这和对一个分子长时间的运动求平均相同，这两种方法所得的结果是一样的。

动能之所以会按自由度均分，主要是因为大量分子无规则运动和相互碰撞的结果。在碰撞过程中，一个分子的能量可传递给另一个分子；一种形式的动能，也可以转化为另一种形式的动能。也就是说，一种运动的自由度，通过碰撞，可以转变成另一种运动的自由度。如果分配于某一种形式，或某一种自由度上的能量多了，那么在碰撞的过程中，能量大的运动形式或自由度，转化成其它运动形式的几率就比较大。因此，在达到热平衡时，动能就按自由度均匀分配了。在实际中，外界给予气体的能量，首先是加给器壁的，是器壁上的分子与气体分子的碰撞，并通过碰撞传递给气体分子的各个自由度的。可见碰撞是实现能量传递，并达到均匀分配的一个关键。