能量均分英文解释翻译、能量均分的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【机】 equipqrtition of energy
分词翻译:
能量的英语翻译:
energy
【化】 energy
【医】 capacity
【经】 capacity; energy
均分的英语翻译:
average; divide equally; share
【医】 divide; equipartition
【经】 go shares; split
专业解析
在汉英词典视角下,“能量均分”(Energy Equipartition)是统计物理学中的核心概念,指在热力学平衡状态下,系统的总能量平均分配于每个独立自由度。其详细解释如下:
一、经典能量均分定理(Classical Equipartition Theorem)
在温度为 ( T ) 的系统中,每个独立自由度(如平动、转动、振动)的平均动能为:
$$
frac{1}{2} k_B T
$$
其中:
- ( k_B ) 为玻尔兹曼常数(( 1.38 times 10^{-23} , text{J/K} ));
- ( T ) 为热力学温度(单位:开尔文)。
示例:
- 单原子分子(如氦气)仅有3个平动自由度,其平均总动能为 ( frac{3}{2} k_B T )。
- 双原子分子(如氧气)有3个平动 + 2个转动自由度,平均总动能为 ( frac{5}{2} k_B T )(忽略振动自由度时)。
二、量子修正与适用限制
经典理论在以下场景需修正:
- 低温量子效应:当 ( k_B T ll ) 能级间隔时(如分子振动模式),能量均分失效。例如,氢气在低温下转动自由度“冻结”。
- 相对论系统:粒子速度接近光速时,能量与动量关系非线性。
- 强相互作用系统:粒子间作用力不可忽略时(如液体、固体),能量分配偏离均分。
三、权威来源参考
- 朗道《统计物理学》:明确将能量均分定义为“每个自由度的平均能量为 ( frac{1}{2} k_B T )”,并分析其经典适用范围(Landau and Lifshitz, Statistical Physics, Part 1)。
- 美国物理学会(APS):指出能量均分是理想气体比热理论的基石,但需量子力学解释低温比热异常(APS Physics, "Equipartition Theorem")。
- 《中国大百科全书·物理学》:将“能量均分定理”列为统计力学基本定律,强调其与热容量的关联(第三版,2021)。
四、汉英术语对照
中文术语 |
英文术语 |
能量均分 |
Energy Equipartition |
自由度 |
Degree of Freedom |
玻尔兹曼常数 |
Boltzmann Constant |
平动动能 |
Translational Kinetic Energy |
量子冻结 |
Quantum Freezing |
网络扩展解释
能量均分定理是统计力学中的核心概念,主要用于描述平衡态下能量在分子不同自由度上的平均分配规律。以下是其详细解释:
section*{定义与核心内容}
根据经典统计理论,当系统处于热平衡时,分子每个独立自由度(如平动、转动、振动)的平均能量均相等。具体来说:
- 数学表达:每个自由度对应的平均能量为
$$
frac{1}{2}kT
$$
其中$k$为玻尔兹曼常数,$T$为热力学温度。
- 自由度类型:包括平移运动的$x,y,z$三个方向、转动动能等。例如,单原子分子有3个平动自由度,双原子分子则增加2个转动自由度。
section*{应用条件与限制}
该定理仅在以下情况成立:
- 经典体系:适用于高温或大质量粒子体系,量子效应可忽略时。
- 稳态平衡:系统需达到热力学平衡状态。
- 能量形式限制:仅对能量表达式中的平方项有效(如动能$frac{1}{2}mv$)。
section*{实际应用}
历史上用于预测气体比热容,例如单原子气体摩尔定容热容$C_V = frac{3}{2}R$(对应3个平动自由度)。但在低温或量子效应显著时(如固体比热的爱因斯坦模型),该定理会失效。
需注意,现代物理中该定理更多作为教学模型使用,实际应用中需结合量子理论修正。
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