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用語辞典 / 物理学史

等分配則

とうぶんぱいそく

熱が釣り合った状態では、物の中のあらゆる動き方に、温度に比例した同じ量のエネルギーが平均して分け与えられる、という古典物理学の法則。

気体の分子なら、前後・左右・上下への動きや回転、振動といった動き方の一つ一つに、平均して同じだけのエネルギーが割り当てられます。19世紀にマクスウェルとボルツマンが確立したこの法則は、気体の性質を広く説明しました。

ところが光に当てはめると困ったことになります。箱の中の光には、波長をいくらでも短くした揺れ方が無数にあり、そのすべてに同じエネルギーを配ると合計が無限大になってしまうのです。1900年にレイリー卿がこの計算を示し[1]、これがのちに紫外破綻と呼ばれます。

固体を温めるのに必要な熱も、低い温度では等分配則の予想よりずっと小さくなります。1907年、アインシュタインは、原子の振動のエネルギーも飛び飛びだと考えれば、低温では振動が「凍りついて」エネルギーを受け取れなくなることを示し、この食い違いを説明しました[2]。

関連する用語

  • 紫外破綻古典物理学で黒体放射を計算すると、波長の短い側でエネルギーが限りなく大きくなってしまうという困難。
  • ボルツマン定数温度と、原子1個あたりのエネルギーとを結びつける基本的な定数。記号はk。
  • エントロピー物の散らばり方の選択肢がどれだけあるかを表す量。外とやりとりのない系では、エントロピーは増えることはあっても減ることはない。