【摘要】：式所表达的是统计规律，只对大量分子组成的系统成立。从统计上看，各自由度的平均动能相等，是大量分子在热运动中频繁碰撞的结果。由于碰撞的无规律性，碰撞过程中动能的交换不但在各分子间进行，也在各平动自由度之间进行。综上所述，可得到能量均分定理：在温度为T的平衡态下，气体分子每个自由度上都具有相同的平均动能，并且等于。
现在讨论气体分子每一自由度的平均动能，首先从只存在平动自由度的情况入手。前面已讨论，一个分子的平均平动动能为
而
因此
式（10－5－2）所表达的是统计规律，只对大量分子组成的系统成立。从统计上看，各自由度的平均动能相等，是大量分子在热运动中频繁碰撞的结果。由于碰撞的无规律性，碰撞过程中动能的交换不但在各分子间进行，也在各平动自由度之间进行。由于各平动自由度是平等的，没有哪一个平动自由度具有特权，平均而言，各平动自由度具有相等的平均动能。
以上结论也可以推广到有转动和振动的情况中。当气体处于平衡态时，其分子在任一自由度（无论是平动、转动还是振动自由度）上运动的概率均相等，绝不会有任何一种运动特别占优势，因而每一个自由度上的平均动能均应相等。因此，可以得出更一般的结论：所有自由度的平均动能都相等。
综上所述，可得到能量均分定理：在温度为T的平衡态下，气体分子每个自由度上都具有相同的平均动能，并且等于
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在经典统计物理理论中，能量均分定理可以得到严格的证明，并且适用于液体和固体分子的无规则运动。
由能量均分定理不难得到，分子总自由度为i，其平均总动能为
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