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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 请教个能量均分问题
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hzy0919

铜虫 (小有名气)

[求助] 请教个能量均分问题

在能量均分定理中，动能和势能可以相互转化，相等的。但是实际金属固体中两者不可能相等，势能是负值，动能是正的。哪里有问题？
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1楼2012-02-10 20:57:14
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hzy0919

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by zggz78 at 2012-02-11 07:28:16:
所谓正负，并不是绝对的，有一个零点的问题，只有确定好能量零点的定义，才能具体说动能值为多少，势能值为多少。作为定理而言，则是普适的，并不依赖于具体数值而存在。

比如对于某个金属固体，在确定温度下，体系所有原子的平均动能和平均势能就不应该相等，不管是数值还是包含符合。能均定理如何解释？
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3楼2012-02-11 10:18:46
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zggz78

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
hzy0919(金币+10): ★有帮助 2012-02-11 10:19:18
所谓正负，并不是绝对的，有一个零点的问题，只有确定好能量零点的定义，才能具体说动能值为多少，势能值为多少。作为定理而言，则是普适的，并不依赖于具体数值而存在。
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可笑我欢欢畅畅，可笑我惊惊惶惶，可笑我哀哀告告，可笑我碌碌忙忙
2楼2012-02-11 07:28:16
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33221100

木虫 (正式写手)
这都哪儿对哪儿呀？能量均分都咋说来着？
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4楼2012-02-11 14:38:04
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hzy0919

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by 33221100 at 2012-02-11 14:38:04:
这都哪儿对哪儿呀？能量均分都咋说来着？

固体物理（方俊鑫上）P125：根据经典理论，每一个自由度的平均能量是KT，其中1/2KT是平均动能，1/2KT是平均势能.....Cv=3R。
热统（汪志诚）P244：能量均分定理：对于处在温度为T的平衡状态的经典系统，粒子能量中每个平方项的平均值=1/2KT。......证明了动能均值=势能均值=1/2KT
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5楼2012-02-11 17:11:39
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)
能量均分定理是针对于近似独立的自由度而言。N个原子的金属固体可以近似看成包含3N个独立的振动自由度。这3N个振动自由度来能量均分。
每个振动自由度的动能和势能都是1/2kT。注意这个振动自由度不是那个原子的振动，而是所有原子的集体行为。因此这个1/2kT的势能也不是那两个原子间的势能，是所有原子集体的势能。这和你所提到的负势能是不一样的。你所提到的负势能只是两个原子间的。
另外势能的零点可以随意选择。
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6楼2012-02-26 11:37:06
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金陵下士

银虫 (正式写手)
回复hzy919：“...势能是负值，动能是正的。哪里有问题？”第一，势能的选取与零点有关，因此这样理解片面；第二，设想金属得到了一定的能量，比如热能，能够引起金属的温度升高，这部分能量是平均分配到涉及动能和势能的自由度上去的，由此使得金属的温度升高一定量值。
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牛门书生
7楼2012-03-10 17:25:28
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