能量均分原理英文解释翻译、能量均分原理的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 energy equipartition principle

分词翻译：

能量均分的英语翻译：

【机】 equipqrtition of energy

原理的英语翻译：

elements; philosophy; principium; principle; theory
【化】 principle
【医】 mechanism; principle; rationale
【经】 ground work; principle

专业解析

能量均分原理（Equipartition Theorem）是经典统计力学中的核心定理之一，它描述了处于热平衡状态下的系统，其能量如何平均分配到各个独立的运动自由度上。以下是该原理的详细解释：

一、原理定义

在温度为 ( T ) 的热平衡系统中，每个独立的平方项自由度（即能量表达式中与坐标或动量平方成正比的项）平均分配到的能量为： $$ frac{1}{2} k_B T $$ 其中 ( k_B ) 为玻尔兹曼常数（( k_B approx 1.38 times 10^{-23} , text{J/K} )）。

汉英对照关键术语：

能量均分原理：Equipartition Theorem
自由度：Degree of freedom
热平衡：Thermal equilibrium
玻尔兹曼常数：Boltzmann constant

二、数学表达与示例

单原子理想气体
每个原子有3个平动自由度（x, y, z方向），总平均能量为： $$ langle E rangle = frac{3}{2} k_B T $$
双原子分子
除平动外，还有2个转动自由度（绕两垂直轴的转动），总平均能量为： $$ langle E rangle = frac{5}{2} k_B T quad (text{平动} + text{转动}) $$ 高温下需考虑振动自由度（动能与势能各贡献 ( frac{1}{2} k_B T )）。

三、适用条件与局限性

经典适用范围：
仅适用于自由度能量为连续二次型的系统（如理想气体、经典固体），且要求 ( k_B T ) 远大于量子能级间隔。

量子失效案例：
- 低温下气体比热容不符合预测（需量子统计修正）。
- 电子自由度在室温下几乎不贡献能量（能级间隔大）。

四、权威参考文献

Feynman Lectures on Physics（费曼物理学讲义）
第1卷第40章详细推导均分原理，强调其与热力学量的关联。

Kittel’s Thermal Physics（基特尔热物理学）
第6章讨论均分原理在固体比热容（杜隆-珀蒂定律）中的应用。

University Physics（大学物理）
第18章通过分子运动论解释均分原理的实验验证（如气体比热容测量）。

五、实际意义

该原理是理解经典系统热力学性质的基础，例如：

解释理想气体定律 ( PV = nRT ) 的微观起源；
推导固体摩尔热容 ( C_V = 3R )（杜隆-珀蒂定律）；
分析分子运动对宏观物性的影响（如声速、热传导）。

理论依据来源：

Feynman, R. P., Leighton, R. B., & Sands, M. (1963). The Feynman Lectures on Physics, Vol. 1.
Kittel, C., & Kroemer, H. (1980). Thermal Physics (2nd ed.).
Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). University Physics (13th ed.).

网络扩展解释

能量均分原理是经典统计力学中的核心定理之一，主要用于描述热平衡状态下系统能量的分布规律。以下是其核心要点：

1.基本定义

能量均分原理指出：处于热平衡的系统中，每个自由度所分配的平均能量相等。这里的“自由度”指系统中能量独立存储或传递的方式，例如分子的平动、转动、振动等运动形式。

2.数学表达式

每个自由度的平均能量为： $$ frac{1}{2}kT $$ 其中：

(k) 为玻尔兹曼常数（(1.38 times 10^{-23} , text{J/K})），
(T) 为热力学温度。

例如：

单原子分子有3个平动自由度，其总平均动能为 (frac{3}{2}kT)；
双原子分子若考虑转动，总自由度可能增至5（3平动+2转动），总能量为 (frac{5}{2}kT)。

3.应用与意义

热容计算：通过统计自由度数量，可推导物质的热容。例如，理想气体的摩尔定容热容 (C_v = frac{f}{2}R)（(f)为自由度，(R)为气体常数）。
能量分配预测：适用于经典系统（如高温气体），可分析动能、势能等各组分的平均贡献。

4.局限性

量子效应失效：低温或高频率振动时，能量量子化显著，均分原理不再适用（如固体低温热容不符合杜隆-珀蒂定律）。
非平衡态不适用：仅适用于热力学平衡态。

能量均分原理通过简单的自由度划分，揭示了宏观热力学量与微观运动之间的联系，但其经典框架在量子领域存在明显边界。