Question

Кто знает:

Получить формулу для
среднего значения энергии <Е> линейного гармонического осциллятора при
тепловом равновесии. Вычислить значение <Е> при Т = 300К.

Answer 1

В рамках классической теории теплоемкости твердое тело моделируется частицами, которые колеблются относительно положения равновесия. На каждую колебательную степень приходится энергия. Колебания гармоничные, а сама модель - гармонический осциллятор.
Так осциллятор находится в тепловом равновесии, то на одну степень свободы приходится энергия кТ/2, где к=1,3806488*10^-23 Дж/к (постоянная Больцмана).
По условию задачи осциллятор - линейный, следовательно на его колебательные движения приходится 2 степени свободы.
<E> = 2 * kT/2 = kT
<E> = 1,3806488 * 10^-23 Дж/к * 300 К = 414,19464 * 10^-23 Дж.
Можно сократить ответ до 4,14 * 10^-21 Дж.