能量均分定理 在经典統計力學中能量均分定理Equipartition Theorem是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式能量均分定理又被稱作能量均分定律能量均分原理能量均分或僅稱均分能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的运动中例如一个分子在平移運動时的平均動能應等於其做旋轉運動时的平均動能 能量均分定理能够作出定量預測类似于位力定理对于一个给定温度的系统利用均分定理可以計算出系統的總平均動能及勢能從而得出系统的熱容均分定理還能分別給出能量各個组分的平均值如某特定粒子的動能又或是一个彈簧的勢能例如它預測出在熱平衡時理想氣體中的每個粒子平均動能皆為kBT其中kB為玻爾兹曼常數而T為溫度更普遍地無論多複雜也好它都能被應用於任何处于熱平衡的经典系統中能量均分定理可用於推導经典理想氣體定律以及固體比熱的杜隆珀蒂定律它亦能夠應用於預測恒星的性質因为即使考虑相對論效應的影響该定理依然成立 儘管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常準確的預測但是當量子效應變得显著時如在足够低的温度条件下基于这一定理的预测就变得不准确具体来说当熱能kBT比特定自由度下的量子能級間隔要小的時候該自由度下的平均能量及熱容比均分定理預測的值要小当熱能比能級間隔小得多时这样的一個自由度就說成是被凍結了比方說在低溫時很多種類的運動都被凍結因此固體在低溫時的熱容會下降而不像均分定理原測的一般保持恒定對十九世紀的物理學家而言這种熱容下降现象是表明經典物理学不再正確而需要新的物理学的第一個徵兆均分定理在預測電磁波的失敗被稱为紫外災變导致來源請求普朗克提出了光本身被量子化而成為光子而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用