Jafnskiptunarreglan um orku var fræðilega útleidd af Clerk Maxwell með tölfræðilegri aflfræði. Hún er kölluð regla vegna þess að hún hefur engar tilraunalegar sannanir. Jafnskipt orku þýðir jöfn dreifing orku.
Þýðingarhreyfiorka er fengin úr þýðingarhreyfingu, sem hefur þrjá hraðaþætti: x-ásinn, y-ásinn og z-ásinn. Þessir þrír hraðaþættir eru ástæðan fyrir því að talan 3 birtist í jöfnunni hér að ofan. Hver hraðaþáttur er kallaður frígráður. Þar sem það eru þrír hraðaþættir hefur þýðingarhreyfiorka þrjár frígráður.
Jafnvægisreglan um orku segir að orkan verði að dreifast jafnt á milli allra frígráðu. Þannig er meðalorkan fyrir hverja frígráðu 1⁄2 kT.
Einatóma gassameindir
Einatómískar gassameindir framkvæma aðeins þýðingarhreyfingu þannig að einatómískar gassameindir hafa 3 frígráður.
Meðalhreyfiorka hverrar sameinda í einstofna gasi er:
3 (1⁄2 kT) = 3/2 kT = 3/2 nRT.
Varmarýmd einstofna gassameinda:
C = 3/2 R = 3/2 (8,315 J/mól K) = 12,47 J/kg K
tvíatóma gas sameindir
Auk þýðingarhreyfingar framkvæma tvíatóma gassameindir einnig snúnings- og titringshreyfingu. Fjöldi frígráðu fyrir þýðingarhreyfingu = 3. Hversu margar frígráður eru fyrir snúnings- og titringshreyfingu?
Snúningsásarnir eru þrír, þ.e. x-, y- og z-ásarnir. Snúningshreyfing um x-ásinn er ekki tekin með í útreikningnum þar sem atómin tvö sem mynda sameindina falla saman við snúningsásinn. Þegar þau falla saman við x-ásinn er tregðumóment beggja atómanna = 0. Þannig er fjöldi frígráðu fyrir snúningshreyfingu = 2.
Meðalorkan fyrir hverja tvíatóma gassameind er:
3(1⁄2 kT) + 2(1⁄2 kT) = 5/2 kT = 5/2 nRT.
Varmarýmd tvíatóma gassameinda:
C = 5/2 R = 5/2 (8,315 J/mól K) = 20,79 J/kg K
Fræðilega séð er varmarýmd sameinda örlítið meiri en raunveruleg varmarýmd. 
tvíatóma gassameindir sem fengust með tilraunum.
Þegar tvíatóma gassameindir titra hafa þær tvær tegundir orku: hreyfiorku og teygjanlega orku. Þess vegna er fjöldi frígráðu fyrir titringshreyfingu 2.
Meðalorkan fyrir hverja tvíatóma gassameind er:
3(1⁄2 kT) + 2(1⁄2 kT) + 2(1⁄2 kT) = 7/2 kT = 7/2 nRT.
Varmarýmd tvíatóma gassameinda:
C = 7/2 R = 7/2 (8,315 J/mól K) = 29,1 J/kg K
Vinsamlegast berið þessa niðurstöðu saman við varmarýmd tvíatóma gassameinda sem fengnar eru tilraunakennt. Munurinn er marktækur. Tvíatóma gassameindir hafa 7 frígráður (færslu-, snúnings- og titringshreyfingu), þess vegna ætti varmarýmd tvíatóma gassameinda sem fengnar eru tilraunakennt að vera um 29,1 J/kg.J.
Áhrif titringshreyfingar á varmarýmd tvíatóma gassameinda er einnig háð hitastigsbilinu (T). Fyrri tilraunir voru gerðar yfir tiltölulega þröngt hitastigsbil. Nýlegar tilraunir sem gerðar hafa verið yfir breiðara hitastigsbil hafa sýnt að varmarýmd gassameinda er einnig háð hitastigsbilinu. Til að skilja þetta mál betur skulum við skoða breytileika í varmarýmd vetnisgassameinda við mismunandi hitastig.
Breytileiki í varmarýmd vetnisgassameinda við mismunandi hitastig.
Vetni (H2) þar á meðal tvíatóma lofttegundir. Myndin hér til hliðar sýnir breytileika í varmarýmd vetnisgassameinda við mismunandi hitastig. Sameindavarmarýmd 5/2 R = 20,79 J/Kg.K er aðeins á hitastigsbilinu um 250 K til 750 K. Undir 250 K minnkar sameindavarmarýmd vetnisgass reglulega þar til hún nær 3/2 R = 12,47 J/Kg.K. Aftur á móti, yfir 750 K, eykst sameindavarmarýmd gassins reglulega þar til hún nær 7/2 R = 29,1 J/Kg.K.
Byggt á þessari staðreynd getum við sagt að við lágt hitastig framkvæma gassameindir aðeins þýðingarhreyfingu. Þegar hitastigið hækkar framkvæma gassameindir aðeins snúningshreyfingu. Við hátt hitastig rekast gassameindir saman, sem veldur því að atómin sem mynda sameindirnar framkvæma titringshreyfingu. Þessar þrjár gerðir hreyfinga eiga sér því stað í áföngum, fyrst aðeins þýðingarhreyfing (lágt hitastig), síðan færslu + snúningur (miðlungshitastig) og að lokum færslu + snúningur + titringur (hátt hitastig). Titringshreyfing á sér aðeins stað þegar gassameindir rekast saman.
Þetta er ekki einsdæmi fyrir vetnisgas, heldur á það einnig við um aðrar lofttegundir. Vísindamenn hafa komist að því að varmarýmd gassameinda hefur einnig tilhneigingu til að breytast með hitastigi. Breytingarnar eru svipaðar þeim sem verða fyrir vetnisgasi, en vegna þess að uppbygging hverrar lofttegundar er mismunandi (fjöldi og gerðir atóma sem þær innihalda), eiga breytingar á varmarýmd einnig sér stað við mismunandi hitastigsbil.
Jafnvægisreglan um orku segir að heildarorkan verði að dreifast jafnt yfir hvert frígráðu. Í raun er sú viðbótarorka sem gassameindir fá ekki dreift jafnt yfir hvert frígráðu, heldur dreifist smám saman. Ennfremur segir jafnan fyrir varmarýmd sameinda gass, sem við höfum leitt út fræðilega út frá hvarffræði lofttegunda, að varmarýmd sameinda sé aðeins háð R (1/2 R fyrir hvert frígráðu). Í raun er varmarýmd sameinda einnig undir áhrifum hitastigs (T).
Nokkrar ályktanir má draga af því. Í fyrsta lagi er jafndreifingarreglan um orku dregið af klassískri tölfræðilegri aflfræði, sem byggir á aflfræðilögmálum Newtons. Í öðru lagi er hreyfifræði lofttegunda, sem við notum til að útskýra hreyfingu gassameinda, einnig byggð á aflfræðilögmálum Newtons. Þar sem jafndreifingarreglan um orku og hreyfifræði lofttegunda hafa verið brotin, má álykta að aflfræðilögmál Newtons geti ekki útskýrt hreyfingu sem á sér stað á atóm- eða sameindastigi. Með öðrum orðum, Newtons aflfræði, eða klassísk aflfræði, getur aðeins útskýrt hreyfingu efnis í stórum stíl.
