ઊર્જા-સંવિભાગ

January, 2004

ઊર્જા-સંવિભાગ (equipartition of energy) : ઉષ્માસમતુલામાં રહેલી પ્રણાલીના પ્રત્યેક નિરપેક્ષ ઊર્જાસ્તર સાથે, એકસરખા પ્રમાણમાં ઊર્જા સંકળાયેલી છે તે દર્શાવતો સાંખ્યિકીય યાંત્રિકી(statistical mechanics)નો સિદ્ધાંત.

સ્કૉટલૅન્ડના ભૌતિકશાસ્ત્રી જેમ્સ ક્લાર્ક મૅક્સવેલ અને જર્મનીના લુડવિક-બૉલ્ટ્ઝમૅનના કાર્ય ઉપર આધારિત આ સિદ્ધાંત દર્શાવે છે કે To કેલ્વિન તાપમાને સમતુલામાં રહેલી કણસંહતિની પ્રત્યેક સ્વાતંત્ર્યકક્ષા (degreee of freedom) સાથે kT સરાસરી ઊર્જા સંકળાયેલી હોય છે. આમાં k બૉલ્ટ્ઝમૅનનો અચળાંક છે. કોઈ સ્વાતંત્ર્યકક્ષા સાથે સ્થૈતિકી ઊર્જા (potential energy) સંકળાયેલી હોય તો તેનું પ્રદાન પણ kT હોય છે. આથી s સ્વાતંત્ર્યકક્ષા તથા t સ્થૈતિકી ઊર્જાવાળી પ્રણાલીની કુલ સરાસરી ઊર્જા, (s + t)kT છે.

વાયુનો એક પરમાણુ ત્રણ સ્વાતંત્ર્યકક્ષા ધરાવતો હોય તો તેને પરમાણુના ત્રણ સ્થાન-નિર્દેશાંકો (positional co-ordinates) હોય છે અને તેની કુલ સરાસરી ઊર્જા kT હોય છે. ઘનમાં રહેલા પરમાણુની કંપનગતિ સાથે સ્થિતિઊર્જા તેમજ ગતિઊર્જા સંકળાયેલી હોય છે અને પ્રત્યેક kT ઊર્જાનું પ્રદાન કરે છે. પરિણામે વાયુના પરમાણુની કુલ સરાસરી ઊર્જા 3kT મળે છે.

શિવપ્રસાદ મ. જાની