Equipartici�n de Energ�a

El teorema de equipartici�n de la energ�a establece que las mol�culas en equilibrio t�rmico, tienen la misma energ�a promedio asociada a cada independiente grado de libertad de movimiento y que esa energ�a es

La equipartici�n de energ�a resultante

sirve bien para la definici�n de la temperatura cin�tica, puesto que implica exactamente a los grados de libertad de traslaci�n, pero falla en la predicci�n de los calores espec�ficos de los gases poliat�micos, porque el aumento de la energ�a interna debido al calentamiento de tales gases, a�ade energ�a a los grados de libertad rotacional y quizas vibracional. Cada modo vibracional, obtendr� kT/2 de energ�a cin�tica y kT/2 de energ�a potencial. En el teorema de virial se aborda la igualdad de la energ�a cin�tica y potencial. La equipartici�n de la energ�a tambi�n tiene implicaciones en la radiaci�n electromagn�tica cuando est� en equilibrio con la materia, teniendo cada modo de radiaci�n kT energ�a en la ley de Rayleigh-Jeans.

En los grados libertad traslacional solamente, la equipartici�n se puede ver que sigue la distribuci�n de Boltzmann.

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Energ�a T�rmica Media	Constantes Definidas
Calores Espec�ficos de S�lidos	Calores Espec�ficos de Gases

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Energ�a T�rmica

La energ�a cin�tica traslacional media que poseen las part�culas libres, dada por la equipartici�n de energ�a, se llama a veces energ�a t�rmica por part�cula. Es �til en la toma de decisiones sobre si la energ�a interna que posee un sistema de part�culas, ser� suficiente para originar otros fen�menos. Es tambien �til para las comparaciones con otros tipos de energ�a que poseen las part�culas, distintas de las que tienen como resultado de solamente su temperatura.

Constantes Definidas

(Si no especifica un valor en el c�lculo de arriba, se usa por defecto, la masa de una mol�cula de agua -18 uma-. La velocidad de la mol�cula de agua a diferentes temperaturas, es un buen ejemplo de velocidades moleculares asociadas con la energ�a interna de las mol�culas.)

La energ�a t�rmica calculada, nos provee de una �til comparaci�n con las energ�as involucradas en otros fen�menos f�sicos. Por ejemplo, en la interacci�n de la radiaci�n con la materia, es �til comparar la energ�a cu�ntica de los fotones de la radiaci�n, con la energ�a t�rmica a la temperatura existente. La energ�a de fot�n asociada con los fotones en un horno microondas a frecuencia de 2,45 GHz. es de unos 10^-5 eV. La energ�a t�rmica media a 20°C es 0,04 eV., unas 3700 veces mayor. Esto sugiere que los efectos espec�ficos de los fotones de microondas en las rotaciones moleculares, ser�n rapidamente desdibujados aleatoriamente, por la abrumadora energ�a t�rmica del entorno, de modo que la contribuci�n de las microondas ser� la de "calentar", contribuir a la elevaci�n de la temperatura del material.

Distribuci�n de Velocidad Molecular en un Gas Ideal

Fracci�n de Part�culas por Arriba de Cierta Energ�a

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Energ�a Interna de un Gas Ideal

La energ�a interna en general, incluye ambas energ�a cin�tica y energ�a potencial asociadas con el movimiento molecular. Pero la energ�a potencial est� asociada con las fuerzas intermoleculares y se supone que es cero en un gas ideal, donde las solamente interacciones moleculares, son colisiones perfectamente el�sticas entre las mol�culas. Por tanto, la energ�a interna de un gas ideal es enteramente energ�a cin�tica.

Aunque el vapor a 100� Celsio no es estrictamente un gas ideal, el diagrama ilustra el hecho de que el cambio de fase al estado gaseoso, afecta solamente a la parte de energ�a cin�tica de la energ�a interna. En un gas ideal monoat�mico, esta energ�a interna esta dada por

Si est�n implicadas las energ�as cin�ticas vibracional y rotacional (gases poliat�micos), entonces

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