麦克斯韦分布(麦克斯韦分布怎么积分)

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麦克斯韦速率分布函数是多少?

麦克斯韦速率分布函数:

其中m为一个气体分子的质量,k为玻尔兹曼常量,T为系统的热力学温度,e为自然对数的底。

麦克斯韦速率分布律形成了分子运动论的基础,它解释了许多基本的气体性质,包括压强和扩散。麦克斯韦速率分布律通常指气体中分子的速率的分布,但它还可以指分子的速度、动量,以及动量的大小的分布,每一个都有不同的概率分布函数,而它们都是联系在一起的。

分布规律:

1859年,J.C.麦克斯韦首先获得气体分子速度的分布规律,尔后,又为L.玻耳兹曼由碰撞理论严格导出。处于平衡状态下的理想气体分子以不同的速度运动,由于碰撞,每个分子的速度都不断地改变,使分子具有各种速度。

因为分子数目很大,分子速度的大小和方向是无规的,所以无法知道具有确定速度υ的分子数是多少,但可知道速度在υ1与υ2之间的分子数是多少。

麦克斯韦速率分布律的物理应用

麦克斯韦-玻尔兹曼分布形成了分子运动论的基础,它解释了许多基本的气体性质,包括压强和扩散。麦克斯韦-玻尔兹曼分布通常指气体中分子的速率的分布,但它还可以指分子的速度、动量,以及动量的大小的分布,每一个都有不同的概率分布函数,而它们都是联系在一起的。

麦克斯韦-玻尔兹曼分布可以用统计力学来推导(参见麦克斯韦-玻尔兹曼统计)。它对应于由大量不相互作用的粒子所组成、以碰撞为主的系统中最有可能的速率分布,其中量子效应可以忽略。由于气体中分子的相互作用一般都是相当小的,因此麦克斯韦-玻尔兹曼分布提供了气体状态的非常好的近似。

在许多情况下(例如非弹性碰撞),这些条件不适用。例如,在电离层和空间等离子体的物理学中,特别对电子而言,重组和碰撞激发(也就是辐射过程)是重要的。如果在这个情况下应用麦克斯韦-玻尔兹曼分布,就会得到错误的结果。另外一个不适用麦克斯韦-玻尔兹曼分布的情况,就是当气体的量子热波长与粒子之间的距离相比不够小时,由于有显著的量子效应也不能使用麦克斯韦-玻尔兹曼分布。另外,由于它是基于非相对论的假设,因此麦克斯韦-玻尔兹曼分布不能做出分子的速度大于光速的概率为零的预言。

麦克斯韦分布率是什么?

指平衡状态下理想气体分子速度分布的统计规律。1859年,J.C.麦克斯韦首先获得气体分子速度的分布规律,尔后,又为L.玻耳兹曼由碰撞理论严格导出。处于平衡状态下的理想气体分子以不同的速度运动,由于碰撞,每个分子的速度都不断地改变,使分子具有各种速度。因为分子数目很大,分子速度的大小和方向是无规的,所以无法知道具有确定速度υ的分子数是多少,但可知道速度在υ1与υ2之间的分子数是多少。麦克斯韦首先得到,在平衡状态下,当气体分子间相互作用可以忽略时,分布在任一速率区间υ~υ+dυ内的分子数与总分子数的比率为

即速率分布函数为

式中T是气体的温度,m是分子的质量,k是玻耳兹曼常数

麦克斯韦分布是什么?

在某一时刻,某一特定分子的速度大小是不可预知的,且运动方向也是随机的。但在一定的宏观条件下,对大量气体分子而言,它们的速度分布却遵从一定的统计规律。

麦克斯韦在1859年用概率论证明了在平衡态下,理想气体分子的速度分布是有规律的,这个规律称为麦克斯韦速率分布律,并给出了它的分布函数表达式。

1859年,J.C.麦克斯韦首先获得气体分子速度的分布规律,尔后,又为L.玻耳兹曼由碰撞理论严格导出。因此,它也以詹姆斯.麦克斯韦和路德维希.玻尔兹曼命名。

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