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에너지 균등분배법칙에 의하면, 어떤 역학계가 어떤 온도에서 통계적으로 평형상태에 있을 때는 각각의 자유도, 즉 계의 각각의 독립적인 운동방식에 같은 양의 평균 운동 에너지가 분배된다. 병진운동을 하고 있는 분자는 3개의 서로 직교하는 방향으로 독립적으로 운동할 수 있기 때문에 3개의 자유도를 가지고 있다. 여러 종류의 분자로 이루어진 기체에서는 분자의 평균 병진 에너지, 즉 1/2>mC²의 값은 모든 종류의 분자에 대해서 동일하지 않으면 안 된다.

분자가 실제로 혼합되었을 때 이 결론은 분자끼리의 충돌의 효과를 분석하면 검증될 수 있다.

C²은 절대온도에 비례한다는 것이 밝혀졌기 때문에 분자의 평균 병진 에너지는 다음과 같이 쓸 수 있다.

1/2mC²=3/2kT

여기서 k는 비례상수이다. 에너지 균등분배법칙에 의하면 각 자유도에 대한 평균 운동 에너지는 1/2mC²의 1/3, 즉 1/2kT이다. 식 ⑤에 의해서 k=mR임을 알 수 있다.

k는 볼츠만 상수 또는 '한 분자당의 기체상수'라고 부르는데, 그 값은 cgs 단위계에서는 1.38065×10^－16erg/K이다. 그러나 1925년 후에 곧 고전역학의 법칙은 하나의 근사치에 지나지 않다는 것이 알려지게 되었다. 기체의 압력 계산에 사용되는 고전적 법칙은 기체분자의 병진운동의 기술에는 충분하지만, 분자의 회전운동과 진동운동을 다루는 데는 적합하지 않다. 다원자 분자로 구성된 기체의 비열의 적절한 이론은 새로운 양자역학이나 파동역학에 바탕을 두지 않으면 안 된다.