에너지 균등분배

에너지 균등분배

다른 표기 언어 equipartition of energy

요약 열적 평형상태에 있는 계에서 각각 독립된 에너지 상태에 평균적으로 동일한 양의 에너지가 부여되어 있다는 통계 물리학의 법칙.

스코틀랜드의 물리학자 제임스 클럭 맥스웰과 독일의 물리학자인 루트비히 볼츠만의 연구에 기초를 둔 이 법칙은 절대온도 T에서 어떤 입자계가 평형 상태에 있으면 각 자유도에 대하여 1/2kT의 평균 에너지를 갖는다(→ 자유도). 여기서 k는 볼츠만 상수이다.

또한 위치 에너지에 기여하는 각 자유도도 1/2kT의 에너지를 갖는다. 어떤 계의 자유도가 s이며 t개에 위치 에너지가 할당되어 있으면 이 계의 평균적인 총에너지는 1/2(s+t)kT이다. 기체상태에 있는 원자 하나는 3개의 자유도를 갖는다(3개의 공간, 즉 위치좌표). 따라서 3/2kT의 평균 총에너지를 갖게된다. 고체를 이루는 원자는 진동운동이 운동 에너지뿐만 아니라 위치 에너지도 갖고 있으며 두 진동방식이 1/2kT씩 기여하므로 평균 총에너지는 3kT가 된다.