Il Principio di Equipartizione dell'Energia: Gradi di Libertà e 100 Esercizi

1. Enunciato del Principio e Gradi di Libertà

Il principio di equipartizione dell'energia stabilisce che in un gas ideale in equilibrio termico alla temperatura assoluta $T$, l'energia termica associata a ciascun grado di libertà quadratico indipendente è pari a $\frac{1}{2} k_B T$ per molecola (oppure $\frac{1}{2} R T$ per mole).

📐 Energia Media per Grado di Libertà: $$K_{\text{grado}} = \frac{1}{2} k_B T \quad \text{e} \quad U = \frac{f}{2} n R T$$

Dove $f$ rappresenta il numero di gradi di libertà della molecola ($f = 3$ per i gas monoatomici, $f = 5$ per i gas biatomici a temperatura ambiente).

2. Applicazioni ai Calori Specifici

Grazie al principio di equipartizione è possibile determinare teoricamente i calori specifici molari a volume costante ($C_v$) e a pressione costante ($C_p$), spiegando la legge di Dulong e Petit nei solidi e l'andamento dei gas molecolari.

3. Banca Dati Dinamica: 100 Esercizi sull'Equipartizione dell'Energia

Elenco completo dei 100 esercizi interattivi dedicati ai gradi di libertà e all'energia termica molecolare, ordinati per difficoltà: