氣體動理論與理想氣體
馬克士威-波茲曼分布
/ MAKS-wel BOLTS-mahn /
氣體分子並非全都以同一速率運動,而是有一個分布。這個分布就是那條近似鐘形的曲線,告訴你有多少比例的分子以某速率運動:少數很慢,少數飛快,大多數落在中間。
精確地說,分子具有速率 v 的機率密度為 f(v) 正比於 v^2 exp(-m v^2 / (2 k_B T))。它是偏斜的,高速端拖著一條長尾巴,並不對稱。它的峰值標出最可能速率 v_mp = sqrt(2 k_B T / m);平均速率略大,方均根速率更大,因此 v_mp < v_avg < v_rms。
溫度效應:加熱氣體會使整條曲線右移並變平,帶來更寬的分布與更高的速率。那條高速尾巴在物理上很重要。它解釋了蒸發,也說明為何即使平均分子辦不到,仍有一小部分分子能逃離行星重力,或越過化學反應的能量障礙。
把氮氣在不同溫度下的速率分布畫出來:溫度越高,峰越低、越分散,位置也越往右。
各速率分子所占比例的曲線。
這條曲線是不對稱的:速率沒有上限但不能為負,所以它朝高速方向拖著長尾,使得平均速率與方均根速率都落在峰值的右邊。
又称
另见