Lei da equipartição de energia

A lei da equipartição de energia afirma que em um sistema em equilíbrio térmico, a energia média de cada grau de liberdade é 1/2 kt , onde:

* k é a constante Boltzmann (aproximadamente 1,38 x 10⁻²³ J/k)
* t é a temperatura absoluta em Kelvin

graus de liberdade Consulte as maneiras independentes pelas quais uma molécula pode armazenar energia. Estes podem ser:

* translacional: Movimento em três dimensões (x, y, z)
* rotação: Rotação em torno de três eixos (para moléculas não lineares)
* Vibracional: Oscilações de átomos dentro da molécula

Pontos de chave:

* aplica -se a sistemas em equilíbrio térmico: O sistema deve estar em um estado estacionário, onde a energia é distribuída uniformemente entre todas as partículas.
* Energia média: A lei descreve a energia média por grau de liberdade, não a energia exata de uma única molécula.
* mecânica clássica: O teorema da equipartição é baseado na mecânica clássica e assume que a energia é contínua.
* Limitações: A lei não se mantém para temperaturas muito baixas, onde os efeitos quânticos se tornam significativos.

Exemplo:

Uma molécula diatômica tem 5 graus de liberdade:3 translacional, 2 rotacional. De acordo com o teorema da equipartição, a energia média da molécula é (5/2) kt.

Implicações práticas:

* Capacidade de calor específica: O teorema da equipartição pode explicar a capacidade de calor específica de gases e sólidos.
* mecânica estatística: Ele desempenha um papel crucial na compreensão do comportamento estatístico dos sistemas em equilíbrio térmico.
* Entendendo o movimento molecular: A equipartição da energia nos ajuda a entender como a energia é distribuída entre diferentes tipos de movimento molecular.

É importante observar que a lei da equipartição de energia é uma lei estatística. Ele é verdade em média, mas moléculas individuais podem ter energias diferentes.