TEORIA DA EQUIPARTIÇÃO DA ENERGIA

Para entendermos a teoria da equipartição da energia é necessário compreendermos inicialmente sobre a distribuição de Boltzmann. A distribuição de Boltzmann é uma expressão matemática que permite calcular o número de átomos ou moléculas que se encontram em cada estado de um sistema a uma dada temperatura. A distribuição de Bolztmann é o resultado da ocupação aleatória dos níveis de energia, satisfazendo a restrição de que a energia total de um sistema tem que apresentar um determinado valor. Desta forma, a energia total do sistema tem que ser igual a energia real deste sistema e para tanto, a temperatura do sistema tem que estar acima do zero absoluto, pois se não a energia total do sistema seria igual a zero.
De acordo com a teoria da equipartição da energia, a energia de um sistema, em equilíbrio térmico, se reparte igualmente entre todos os graus de liberdade de uma molécula. A teoria da equipartição depende da habilidade de duas partículas trocarem energia livremente, entre os vários modos de movimento, ao colidirem. Essa condição é satisfeita pelos movimentos de translação das moléculas. Se a energia de uma molécula associada ao seu movimento translacional numa direção for momentaneamente elevada, por exemplo, pelo choque efetivo entre a molécula e um pistão na compressão do sistema, as colisões entre essa molécula e outras provocam rapidamente a redistribuição do excesso de energia, fazendo com que o sistema retorne ao equilíbrio, pelo fato da energia se distribuir igualmente entre os três graus de liberdade associados ao movimento translacional nas direções x, y e z. Quando uma substância está em equilíbrio, a energia média (em Joule) é dada por KT/2 por molécula (onde K= constante de Boltzmann) ou por RT/2 por mol (onde R= constante dos gases e a energia é dada em kJ/mol) já que R= K.N (constante dos gases = constante de Boltzmann x número de Avogadro) e está associada a cada grau de liberdade da molécula. Essa energia é a energia cinética média do movimento translacional e que geralmente apresenta três graus de liberdade conforme os eixos x, y e z.