在平衡態(tài),物質(zhì)分子能量分配的統(tǒng)計規(guī)律.在溫度為T的平衡態(tài),物質(zhì)（氣體、液體或固體）分子的每一個運動自由度都具有相同的平均動能,其中k是玻耳茲曼常量.用它可確定物質(zhì)的內(nèi)能和熱容量.
如果氣體分子的平動、轉(zhuǎn)動、振動自由度分別為t、r、s,則相應(yīng)的平均動能分別為,因分子內(nèi)原子的振動除動能外還有勢能,且兩者在一個周期內(nèi)的平均值相等,故對于每一個振動自由度,還有的平均勢能.于是,分子的平均總能量為,對于理想氣體,因分子間無相互作用,其內(nèi)能就是上述分子平均能量與總分子數(shù)的乘積,只與溫度有關(guān),其熱容量則與溫度無關(guān).
氣體分子能量按自由度的均分通過分子間的頻繁碰撞得以建立和維持.外界供給氣體的能量,通過器壁與氣體分子以及氣體分子之間的碰撞分配到各自由度上.對于液體和固體,能量按自由度均分是通過分子間很強的相互作用而實現(xiàn)的.
能量均分定理在經(jīng)典物理范圍內(nèi)適用,要求能量可以連續(xù)地變化,它的困難也正源于此.