Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы

Среднее значение энергии одной молекулы . Если бы мы посчитали отдельно , то получили бы величину ровно в три раза меньшую, чем полная энергия. Такие же значения и для .

Таким образом, если вы молекула могла двигаться только вдоль оси , ее средняя энергия была бы . Говорят, что у молекулы, которая может совершать только одномерные движения – одна степень свободы: . Это значит. Что нужна только одна переменная, чтобы описать движение частицы. Для материальной точки таких переменных нужно 3: . Если же молекула может еще и вращаться, то число степеней свободы увеличивается. Средняя энергия, приходящаяся на одну степень свободы вращательного движения, а также на одну колебательную степень свободы (как потенциальной, так и кинетической) равна .

Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы: на все степени свободы статистической системы приходится одна и та же энергия . Это не относится к потенциальной энергии системы во внешних полях.

Средняя энергия одной молекулы , где число степеней свободы .