Что такое распределение Максвелла молекул по скоростям. Просто о сложном.

В своей повседневной жизни мы чаще всего работаем с твердыми телами, поэтому они кажутся нам более понятными и простыми, чем какие-то невидимые и невесомые газы. Но на самом деле поведение молекул легче изучить и понять именно в газах. Вся молекулярная физика и термодинамика выросли на фундаменте молекулярно-кинетической теории газов.

Разглядывая воздух, в воображаемый микроскоп, показывающий молекулы, мы бы увидели сплошной хаос в движении. Все молекулы движутся абсолютно по-разному, какие-то очень быстрые, а какие-то очень медленно. Причем все по разным траекториям.

Но оказалось, что если бы удалось измерить скорость каждой молекулы и сравнить их, то получилось бы, что быстрых и медленных молекул совсем немного, а подавляющее большинство частиц движется со скоростями незначительно отличающимися друг от друга. Поэтому можно для расчетов использовать одну среднюю скорость и погрешность для остальных молекул будет очень невелика.

Источник: http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/Молекулярная%20физика.%20Термодинамика/02-3.htm
Источник: http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/Молекулярная%20физика.%20Термодинамика/02-3.htm

График имеет характерный вид колокола и называется гауссовой кривой. Получить его можно только при большом количестве измерений, так как это статистическая кривая.

Если смотреть по графику, то ближе к нулю - медленные молекулы, и их очень мало, а самые далекие от нуля - самые быстрые. Их тоже очень мало. Зато в середине очень много молекул с какой-то, почти одинаковой, средней скоростью.

Такое распределение молекул по скоростям впервые теоретически предсказал великий английский физик - теоретик Джеймс Клерк Максвелл. Для этого Максвелл воспользовался методами теории вероятности.

А доказана оно было более полувека спустя гениальнейшим экспериментатором Оскаром Штерном.

Такие зависимости характерны для большого числа величин, взятых в большом количестве. Например, если взять несколько тысяч человек и построить их по рядам по росту, то людей высоких и людей маленького роста будет очень немного, а большее количество людей будет среднего роста.

Число молекул невообразимо велико, поэтому здесь и имеет смысл говорить о средней скорости молекул, как об очень важной количественной характеристике.

Подписывайтесь. Не забывайте про лайки. Делитесь в соцсетях. Спасибо.