equipartizione dell'energia
equipartizione dell’energia
Tale concetto afferma che in un sistema termodinamico la energia tende a equipartirsi fra tutti i gradi di libertà disponibili. Per es., in un gas perfetto che si trova all’equilibrio termodinamico ogni molecola tende ad acquisire ‒ nell’ambito di una distribuzione maxwelliana delle velocità ‒ un’energia media 3kΒT/2, dove kΒ indica la costante di Boltzmann e il fattore 3 corrisponde ai 3 gradi di libertà del moto di traslazione di ciascuna molecola; sempre che non entrino in gioco ulteriori gradi di libertà relativi a moti interni di ciascuna molecola, come rotazionali e vibrazionali, per ciascuno dei quali vi sarà (in media) un’energia kΒT/2, nel caso in cui le energie in gioco siano dell’ordine di quelle caratteristiche di questi gradi di libertà. Naturalmente un sistema evolverà verso uno stato macroscopico di equilibrio termodinamico caratterizzato da equipartizione dell’energia solo nella misura in cui a esso si applichino le leggi della meccanica statistica e della termodinamica; ciò avviene, generalmente, per un sistema a molti corpi, salvo nel caso in cui la sua dinamica sia completamente integrabile, quindi caratterizzata da un’evoluzione temporale non caotica. E in effetti gli sviluppi fisico-matematici della teoria dei sistemi integrabili verificatisi a partire dalla seconda metà degli anni Sessanta sono stati in larga misura originati da ricerche volte a comprendere l’apparente violazione della proprietà di equipartizione dell’energia evidenziata nell’esperimento numerico di Fermi-Pasta-Ulam.
→ Solitoni.